Солнечный парус и троссовые электродинамические системы

Солнечный парус
Солнечный парус – устройство для приведение в движение космического аппарата, использующее давление солнечного ветра или лазерного излучения.

Солнечный парус

Типы конструкции солнечного паруса
1. Парус – гироскоп (heliogyro solar sail system)

Типы конструкции солнечного паруса
2. Парус – диск (spinning disc solar sail system)

Типы конструкции солнечного паруса
3. Квадратный парус (3-axis stabilized square solar sail system)

Структура мембраны солнечного паруса
1. Основа мембраны паруса – Polyimide (PI, Kapton), Polyethylene terephthalate (PET, Maylar);
2. Передняя поверхность паруса покрывается хорошо отражающей свет алюминиевой пленкой;
3. Задняя поверхность паруса должна хорошо излучать, поэтому хромируется, либо также алюминируется (если неизвестно,какая из сторон будет рабочей).

Типы направляющих штанг
Металлические (медно-бериллиевые)
Углепластиковые

IKAROS
IKAROS (англ. Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun) — японский космический аппарат с солнечным парусом, созданный Японским агентством аэрокосмических исследований. Запуск состоялся 21 мая 2010 года. 8 декабря 2010 года КА пролетел мимо Венеры, тем самым завершив свою миссию.

IKAROS
Ученые из JAXA заключили, что тяга 196 м2 солнечного паруса составила 1,12 мН. Размер паруса – 14 м * 14 м. Масса КА – 315 кг.
1 – наконечник массой 0,5 кг;
2 – жидкие кристаллы (создают тягу) – 80 шт.;
3 – пленка толщиной 7,5 мкм;
4 – солнечные элементы толщиной 25 мкм (энергетика);
5 – тросы;
6 – основная часть КА;
7 – аппаратура.

IKAROS

IKAROS

NanoSail - D2
NanoSail - D2 находился на борту КА типа CubSAT 3U, массой 4 кг. КА был запущен в ноябре 2010 года. Площадь солнечного паруса была 10 м2.

NanoSail - D2

NanoSail - D2

LightSail-2
LightSail-2 - проект солнечного паруса, запуск которого запланирован на 2018 год. Планируется, что КА, массой 5 кг, будет запущен при помощи ракеты-носителя Falcon Heavy. Разработан Планетарным обществом.

LightSail-2

LightSail-2
LighSail-2 будет находится на борту КА типа CubSAT 3U. Он будет занимать объем 2U. В объеме 1U будут установлены камера и системы поддержания и контроля работы КА. Довыведение КА с опорной орбиты на целевую орбиту 720 км будет происходить при помощи РБ Prox – 1 с ионным двигателем.

Near-Earth Asteroid Scout
Near-Earth Asteroid Scout – КА, разрабатываемый NASA на базе CubeSAT 6U для столкновения с астероидами, близко пролетающие к Земле.

Near-Earth Asteroid Scout

Тросовые электродинамические системы
Космической тросовой системой (КТС) называют систему искусственных космических объектов (спутников, кораблей, грузов), соединённых протяженными гибкими элементами, совершающую орбитальный полет.

Тросовые электродинамические системы

Напрвления использования комических тросовых систем
1. Энергетика (электростанции космического базирования);
2. Искусственная гравитация (поддержание на КА необходимой величины ускорения свободного падения);
3. Спуск грузов с орбиты;
4. Генерация тока и изменение орбиты;
5. Увод с орбиты (торможение отработавших КА);
6. Транспортные системы;
7. Связь (трос в качестве передающей антенны, излучающей радиоволны);
8. Распределенные измерения (радиоисследования Солнца и планет, в частности на тех длинах волн, которые не пропускает земная ионосфера).

Small Expendable Deployer System (SEDS-1 и SEDS-2)
Годы выполнения миссий 1993-1994. Миссии заключались в возможности развертывание троса и в уводе с LEO 2-ой ступени ракеты-носителя Delta II. В миссии SEDS-1 трос из-за колебаний порвался после одного витка вокруг Земли. В мисси SEDS-2 трос порвался через 4 дня из-за налетевшего на него космического мусора. Длина троса в обеих миссиях составляла 20 км.

Small Expendable Deployer System (SEDS-1 и SEDS-2)

Young Engineers' Satellite 2 (YES2)
Цель эксперимента состояла в развёртывании троса длиной 30 км с закреплённой на конце возвращаемой капсулой Фотино. Предполагалось продемонстрировать возможность возвращения с орбиты грузов без применения ракетных двигателей. Эксперимент YES2 закончился частичным успехом. Трос был размотан на полную длину, спускаемая капсула вошла в атмосферу, но в заданном районе не приземлилась.

Young Engineers' Satellite 2 (YES2)
Масса спускаемого аппарата «Fotino» 6 кг. Его диаметр 0,4 м.