Молодёжная лаборатория "Космические Технологии" — различия между версиями

Версия 22:01, 31 октября 2016

Молодёжная лаборатория "Космические Технолгии" является частью Центра научно-технического творчества молодёжи. Основная задача --- вовлечение студентов в самостоятельную проектную работу, преемничество опыта и знаний между школьниками, студентами, действующими инженерами и научными работниками, создание экспериментальных, научных и опытных аппаратов, машин и роботов. Руководитель лаборатории Мурачёв Андрей

Лаборатория "Космические Технолгии" совместно с физико-математическим лицеем №239, КБ «Арсенал» и заводом «Арсенал» создаёт малый космический аппарат (КА) для проведения ряда научных и инженерных экспериментов на орбите Земли.

Космический аппарат состоит из двух разделяемых модулей, соединённых проводящим тросом, длиной 1 — 30 км; Модули оснащены плазменными коннектороми, что позволяет замкнуть электрическую цепь через атмосферные токи. Полезная нагрузка распределена по модулям. Материал троса выполнен из композитного материала на основе углеволокна. При диаметре нити — 0.1 мм, масса 20-километрового троса составит около 1 кг. Первоначально модули соединены друг с другом. Трос используется для генерации постоянного ускорения, а также для прямого контроля за расстоянием между спутниками в эксперименте измерения параметров околоземной плазмы. После отстыковки от носителя система стабилизации КА гасит остаточные ускорения аппарата. Разделение модулей происходит по прошествии некоторого времени, достаточного для того, чтобы КА отнесло на безопасное расстояние и после принятия необходимого пространственного положения.

Разделение происходит пружинами, «отстреливающими» модули один от другого. Первоначального импульса должно хватить для того, чтобы модули разлетелись на расстояние длины троса. Трос первоначально собран в катушку с равномерной укладкой нить к нити. На выходе катушки размещается электрический размотчик с зажимным устройством, регулируемой механической подачей и датчиком натяжения. Для обеспечения натяжения в момент разделения электрический размотчик отдаёт трос со скоростью, соответствующей скорости разлёта аппаратов, а также постепенно демпфирует подачу троса для гашения скорости, во избежание отскока модулей. Вследствие неоднородности гравитационного поля, модули по прошествии некоторого времени выстроятся в радиальном направлении.

Последним из экспериментов данной миссии планируется демонстрация возможности возвращение одного из модулей на Землю.

Космические тросовые системы

Космические тросовые системы могут использоваться для выполнения транспортных операций в космосе в качестве альтернативы реактивным системам. На проводящий трос между двумя спутниками, движущейся в магнитном поле Земли действует сила, направление которой зависит от направления тока в проводнике. Если по тросу течёт ток в направлении градиента гравитационного поля, то направление электродинамической силы сонаправлено вектору скорости. Возникающая ускоряющая сила может перевести спутник на более высокую орбиту.

Нерешённые вопросы

Недостаточно исследованы вопросы определения условий устойчивости ЭДКТС на орбите (при взаимодействии ЭДКТС с магнитным полем Земли при определенных условиях может возникнуть опрокидывающий момент).

Модели взаимодействия тросов с ионосферной плазмой разработаны недостаточно. Так, величина тока, полученного в эксперименте TSS-1R, значительно превосходила расчетную.

Есть проблема отвода избыточного тепла в условиях вакуума, поэтому не исключена возможность повреждения тросов из-за перегрева.

Работы выполненные в рамках проекта

• Магистерская работа Буй Ван Шаня: Разработка системы ориентации и стабилизации малых космических аппаратов.

Литература, статьи, полезные ссылки

• CubeSat from Nihon University
• Cubesat from Tokyo Institute of Technology Matunaga Laboratory for Space System
• cubesat from Technical University of Denmark
• The Pennsylvania State University. Development and analysis of the thermal design for the osiris-3u cubesat
• Optimized Design of Power Supply for CubeSat at Aalborg University
• Mechanical, Power, and Thermal Subsystem Design for a CubeSat Mission from Worcester polytechnic institute
• Documents from SATLAB Aalborg University Denmark
• Thermal Modeling of Nanosat from San Jose State University
• Cubesat experiment
• Orisus cubesat from the Student Space Programs Laboratory (SSPL) at the Pennsylvania State University
• Compass Cubesat

Электродинамические космические тросовые системы

ЭДКТС могут использоваться для выполнения транспортных операций в космосе в качестве альтернативы реактивным системам.

• Расчёт оптимальных манёвров повышения орбиты ЭДКТС.

• Орбитальные манёвры