Разработка концепций складных конструкций для космических баз

АКТУАЛЬНОСТЬ
Человека всегда интересовал космос. Луна является самым близким соседом. В настоящее время этот естественный спутник хорошо исследован как людьми, так и искусственными спутниками, вращающимися вокруг. На сегодняшний день изучение Луны продолжается в части использования её полезных ископаемых, для космического туризма, в качестве стартовой площадки для исследования удалённых областей Вселенной. В связи с этим космонавтам необходимы развертываемые трансформируемые модули, облегчающие проведение работ в условиях космоса.

ОБЗОР
Специалисты РКК «Энергия» работают над созданием сверхлегких трансформируемых конструкций для космических изделий. Принцип работы такой конструкции прост: на орбиту она доставляется в компактном, сложенном виде, затем происходит ее наддув и трансформация, после чего конструкция затвердевает под воздействием факторов космического пространства.
Трансформируемые композитные надувные конструкции не имеют конкурентов с точки зрения минимизации массы. Такая технология может быть применена в разработке каркасов для разворачивания гибких тонкопленочных солнечных батарей малых космических аппаратов. Также разработкой космических конструкций в России занимаются компания «Орбитальные Технологии», ракетно-космическая корпорация «Энергия».

ЦЕЛЬ
Разработать концепции складных конструкций (пока из бумаги), являющихся моделями для космических станций, чтобы победить в конкурсе проектов (Роскосмос).

ХОД РАБОТЫ
38 недель

I НЕДЕЛЯ – IV НЕДЕЛЯ
Рассмотреть 3D модели складных конструкций из бумаги Научиться собирать данные 3D модели

IV НЕДЕЛЯ – IX НЕДЕЛЯ
Разработать концепцию складных конструкций для космических баз
IX НЕДЕЛЯ – XII НЕДЕЛЯ
Подобрать материал
Сделать мини-модель

XII НЕДЕЛЯ – XVII НЕДЕЛЯ
Провести испытания
XVII НЕДЕЛЯ – XXVI НЕДЕЛЯ
Участвовать в конкурсе данных проектов
Найти инвесторов или партнеров

XXVI НЕДЕЛЯ –XXXVIII НЕДЕЛЯ
Продвигать наши конструкции на космическом рынке

ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ЖЕСТКОГО ОРИГАМИ:
Самой известной и распространённой инженерной находкой оригами стала схема Миура-ори.
Японский астрофизик Корё Миура придумал её в 1970 году, предложив использовать схему складывания, основанную на принципах жёсткого оригами, где складки рассматриваются как петли, соединяющие две плоские твёрдые поверхности.
Материал, сложенный по данной модели, очень легко разворачивается – для этого нужно всего лишь потянуть за два противоположных угла конструкции. Толщина сложенной модели Миура-ори зависит только от толщины используемого материала.

Настоящий прорыв для Миура-ори происходит в 1995 году, когда это изобретение используется для разворачивания в космосе солнечных батарей японского спутника Space Flight Unit.
Метод профессора Миура значительно упростил конструкцию и позволил сократить количество двигателей, необходимых для раскладывания фотоэлементов в космосе.

Ученые анализировали возможность применения принципов жёсткого оригами для космического корабля, использующего в качестве движителя солнечный или электрический парус. Такие космические паруса должны иметь большую площадь, а значит необходимо отработать дешёвую, но надёжную схему их транспортировки с Земли.

Успешное развёртывание в космосе первого в мире солнечного паруса, сложенного с использованием принципов оригами, впервые произошло в 2004 году, а в 2010 году японский аппарат IKAROS впервые использовал космический парус в качестве двигателя.
Аппарат был оснащён более совершенной моделью солнечного паруса – мембраной площадью 196 квадратных метра (14 на 14 метров) и толщиной несколько микрометров. Благодаря тому, что при сворачивании использовалась техника оригами, мембрана успешно развернулась без каких-либо повреждений. Правда, сам процесс занял почти неделю.