Как развернуть космический парус? (Не)хорошо забытое старое

Об обеспечении развертывания солнечных и лазерных парусов.

560

Как известно, почти все новое – это основательно забытое старое. Так, с 3 по 5 марта 1989 г. на советском грузовом корабле «Прогресс-40» и орбитальной станции «Мир» был проведён эксперимент «Краб» по исследованию раскрытия, формообразования и динамических характеристик кольцевых рамочных крупногабаритных конструкций диаметром 20 м каждая, использующая для раскрытия звеньев приводы из сплава никелида титана ТН-1, обладающего эффектом памяти формы.

 

Развертывание кольцевых крупногабаритных конструкций, установленных в специальных ложементах на отсеке компонентов дозаправки ТГК «Прогресс-40», происходило по командам с Земли после отхода корабля от «Мира» на расстояние 70–80 м, при этом орбита комплекса была близка к круговой с высотой 350–400 км.

 

В процессе выполнения эксперимента были успешно развернуты две кольцевые крупногабаритные конструкции, которые приняли вид двух практически правильных окружностей диаметром 20 м каждая.

 

Тогда, в конце ХХ века, эта тема не получила дальнейшего развития. Но сегодня как никогда вызывают интерес проекты световых парусов различного назначения. Наибольшим вниманием пользуется проект Breakthrough Starshot, объявленный 12 апреля 2016 г. фондом Breakthrough Initiatives Юрия Мильнера. Проект предусматривает разработку сверхлегких и дешевых высокотехнологичных межзвездных зондов с лазерными парусами размером порядка нескольких метров и  массой порядка нескольких граммов.

 

Фотоснимки процесса развертывания конструкций в эксперименте «Краб», 1989 г. 

 

Одной из важных задач является обеспечение развертывания парусов перед запуском и обеспечения их жесткости. Другая крайне сложная и актуальная задача – обеспечение радиационной и пылевой защиты полезной нагрузки зонда при скорости полета до 1/5 скорости света. В качестве одного из решений последней задачи предварительно принят предложенный, в т.ч. автором, вариант - после этапа разгона развернуть парус перпендикулярно направлению полета, обеспечив его движение вперед кромкой: «The Starshot sail would fly edge-on to minimize the cross-section exposed to matter in the interstellar medium».

 

Вращением круглого паруса вокруг оси, перпендикулярной его плоскости, можно обеспечить минимальный равномерный износ его кромки по периметру. При этом конструкция паруса является не балластом, а пылевым и радиационным щитом для расположенной в центре полезной нагрузки. В этой связи возникает вопрос обеспечения достаточной прочности, жесткости и высоты кромки паруса, способной обеспечить необходимый защитный эффект.

 

И здесь может быть полезен старый задел по саморазвертываемым конструкциям. Кромка паруса может быть выполнена из тонких подкрепленных трубок или профилей из материала с эффектом памяти формы, аналогично кольцам «Краба». В проекте Starshot парус имеет значительно более скромные размеры – предварительно 4х4 м, а перспективные композитные наноструктурированные материалы значительно превосходят по массово-прочностным характеристикам лучшие аналоги 1980-х годов, так что возможность обеспечить требования к массе конструкции за счет подобного технического решения вполне реальна. В дальнейшем подобные конструкции могут быть востребованы в других, более крупногабаритных космических аппаратах.

 

560

Подпишись на нашу рассылку лучших статей за неделю.

Загрузка...
Загрузка...

Комментарии

Plain text

  • Разрешённые HTML-теги: <br/>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.
  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии