Космонавтика
Википедия
Космонавтика
Космонавтикой называют исследовательский процесс, направленный на изучение космического пространства с использованием пилотируемых и автоматических космич... читать далее »
Статьи по Космонавтике
10.09.2013 17:35
Как надуть космическую связь. Космонавтика.
Часто можно услышать, что «самое большое будущее ждёт самые маленькие спутники». Всё эти CubeSat, которых в кубическом метре помещается целая тысяча, могут выполнить специализированную задачу по цене, радикально меньшей, чем традиционный спутник.
Но если с электроникой всё в порядке и она может быть миниатюризирована до необходимых размеров, то некоторые вещи (в теории) просто обязаны оставаться большими, чтобы быть пригодными для серьёзных задач. И главный компонент такого рода у спутника — антенна.
Даже складная антенна нужных размеров не помещается в одном кубическом дециметре CubeSat. В итоге приходится ограничивать высоту полёта, и спутник в принципе не может попасть на такую привлекательную орбиту, как геостационарная. То есть о приличной связи можно забыть.
Конечно, CubeSat практичен, но как быть с антеннами? (Здесь и ниже иллюстрации MIT.)
Впрочем, не в геостационарной орбите счастье. Зонды размеров CubeSat были бы отличной альтернативой большим аппаратам, запускаемым сегодня: доставить килограмм-другой к Юпитеру или Плутону намного дешевле, чем центнер.
Исследователи из Массачусетского технологического института (США), которых возглавляет Алессандра Бабушиа (Alessandra Babuscia) предложили выход: от складных антенн перейти к надувным. Конечно, встаёт проблема газа: его хранение в сжиженном виде заставит потратить большой объем на ёмкость, да и выпуск газа приведёт к резкому колебанию температуры. Опасно и использование клапанов пневматической системы: они могут сработать при перегрузках, поставив под угрозу все выводимые одной ракетой CubeSat (да и в целом громоздки).
Куда более практичным представляется использование порошка — бензойной кислоты. В нормальных условиях она тверда, а при снижении давления начинает самостоятельно возгоняться, превращаясь в газ. Минимум клапанов; нет резервуара с газом; вся антенна с надувающим её порошком занимает 10 см³.
Построив и испытав прототип, разработчики уверяют, что такой CubeSat сможет надёжно держать связь с Луны, а то и с большего расстояния. Даже лучшие предшествующие антенны позволяли вести связь вдесятеро медленнее и на всемеро меньшем расстоянии, чем новая надувная цилиндрическая антенна из лавсана. Размер в данном случае всё-таки важен: диаметр антенны десятикратно больше габаритов стандартного CubeSat.
А что будет, если конструкцию продырявит микрометеорит? Такой вариант предусмотрен: возгонке подвергается не вся бензойная кислота, а только та часть, что повышает давление до уровня, когда остаток прекращает превращаться в газ. После потери части газа антенной бензойная кислота возгоняется вновь, до полного развёртывания цилиндра.
Надувные антенны предлагались и раньше. Но их конструктивное исполнение было сложнее, и для микроспутников они не годились.
«Это один самых дешёвых и экономичных решений проблем связи», — подчеркивает исследовательница.
(В скобках заметим, что ещё более эффективной могла бы стать лазерная связь, для которой нужна значительно меньшая энергия — при той же интенсивности передачи. Но пока связь этого рода в космосе делает лишь первые шаги, так что у надувных антенн ещё есть время.)