У MIT розробили надувну антену для мініатюрних супутників CubeSat

  
 
Супутники формату CubeSat, що складаються з одного, двох або трьох кубічних модулів зі стороною 10 сантиметрів широко використовуються для експериментів і аматорських космічних проектів . Вони виводяться на орбіту спільно з великими апаратами — маленький розмір і вага робить їх відносно доступними. Однак це створює і проблеми — маленький розмір сильно обмежує доступну електричну потужність через недостатню площі сонячних батарей, і низьку швидкість передачі даних на землю по радіоканалу. Потужності мініатюрного передавача і антени вистачає лише для роботи поблизу Землі — вже на геостаціонарній орбіті швидкість падає до 10 біт в секунду.
 
На великих супутниках застосовують розкладні антени. Проводилися і експерименти з використання надувних антен. Але для їх надування використовувався газ в балонах і система клапанів — для крихітних супутників CubeSat це занадто громіздко. У MIT вирішили піти іншим шляхом . Для надування використовуються хімічні речовини, здатні до сублімації (фазового переходу з твердого стану в газоподібний, минаючи рідкий) в умовах космосу, зокрема — бензойної кислоти . Антена є «повітряна кулька» одна сторона якого зроблена з металізованого майлару , а інша — з прозорого. Металізована половина при надування приймає параболічну форму і служить рефлектором. У вакуумі досить тиску приблизно в 10 -4 атмосфери, щоб антена розправилася.
 
Головна загроза для такої антени — мікрометеорити. Через рік перебування на орбіті антена діаметром 1 метр буде мати щонайменше сотню наскрізних отворів, пробитих мікроскопічними метеоритами. Проте їх розміри настільки малі, а тиск усередині антени настільки незначно, що достатньо мати лише невеликий надлишок реагенту, щоб підтримувати робочий тиск — на рік роботи вистачить всього одного грама бензойної кислоти.
 
Ще одна проблема — управління орієнтацією супутника. На самих низьких орбітах за великої площі і малої ваги супутник з антеною випробовуватиме дуже великий вплив надзвичайно розрідженій, але все ж дає про себе знати атмосфери. Гіродіни, за допомогою яких здійснюється управління орієнтацією CubeSat, зможуть компенсувати цей ефект лише на орбітах заввишки більше 500 км.
 
Експерименти і комп'ютерне моделювання показали, що надувна антена здатна в сім разів збільшити граничну відстань, на якому сигнал з супутника буде прийматися на Землі — цілком можлива буде передача з орбіти Місяця і ще далі. На геостаціонарній орбіті швидкість передачі даних може досягти цілком пристойних 100 кілобіт на секунду.
 
Надувна антена в складеному вигляді займатиме приблизно половину модуля CubeSat. Зараз вчені підбирають оптимальну форму конструкції і реагенти для сублімації. Можливий варіант використання двухкомпонентной суміші — більш активний реагент спочатку надує антену в кілька разів сильніше, ніж необхідно для підтримки форми — це допоможе розправити складки і домогтися максимально правильної форми відбивача. Коли перший компонент випарується, підтримувати форму антени при набагато меншому тиску буде другий. Розглядається також варіант використання для цієї ж мети кільця з дроту з ефектом пам'яті, розташованої по колу рефлектора.
 
Стаття з описом антени і першими результатами експериментів опублікована в журналі Acta Astronautica.
 
 
  
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.