Готується до запуску перший космічний апарат з электропарусом

У нинішньому квітні Європейське космічне агентство запустить перший відомий варіант електричного сонячного вітрила, створений групою фахівців під загальним керівництвом Пекки Янхунена (Pekka Janhunen) з Фінського метеорологічного інституту.

Ідея електричного вітрила була розроблена р-ном Янхуненом в 2006 році. Коротко вона зводиться до розгортання навколо прискорює космічного апарату (КА) не плівки сонячного вітрила, а групи довгих легких тросів. Електронна гармата, живлена парою сонячних батарей на борту зонда, повинна викидати пучок електронів від КА, що додасть тросах позитивний заряд. Позитивно заряджені тросики відштовхують іони сонячного вітру, і це веде до отримання апаратом слабкого імпульсу в протилежному напрямку, значення якого безпосередньо залежить від сили сонячного вітру.

Микротросы з’єднуються між собою і апаратом методом ультразвукового зварювання. (Тут і нижче ілюстрації ESA.)

Квітневий виведення на орбіту першого супутника, який використовує таку схему, — ESTCube-1 — буде супроводжуватися розгортанням 10 м тросів, при загальних розмірах супутника 10×10×11,35 см, внутрішньому обсязі приблизно в 1 л і масі в 1,048 кг. Завдання апарату скромні: розгорнути микротросы на орбіті і випробувати можливість прискорення і маневрування з їх допомогою. Проте естонська наносупутник послужить лише для першої наближеної перевірки концепції. У 2014 році фіни мають намір запустити свій КА Aalto-1, на якому будуть розгорнуті троси довжиною в 100 м.

У чому переваги такої схеми? Так, імпульс, отриманий від іонів сонячного вітру, в середньому приблизно в 200 разів менше, ніж впливає на оптичні сонячне вітрило подібних розмірів. Проте виготовляти троси діаметром 20-50 мкм (саме такі будуть розгорнуті на ESTCube-1) значно простіше, ніж плівку, адже тросики будуть отримувати не тільки ті іони, що і так мали пролетіти через них, але і практично все, що пройде через простір між тросиками. І якщо видалення тросів від КА досягне 100 м у (всі боки), то по імпульсу це буде рівносильно фотонного сонячного вітрила в 200 разів меншої площі — який поки ніяк не виходить зробити таким же легким! Загалом, іонний вітрило може представляти собою решето, яке виготовити значно простіше, ніж суцільну плівку фотонного вітрила.

При всій мініатюрності естонської апарату у разі підтвердження розрахункових характеристик электропаруса пуск ESTCube-1 буде мати велике значення.

Крім того, управління електричним сонячним вітрилом виглядає в теорії досить простим: чим менше працює електронна гармата, тим менше привабливість тросів для іонів, а це означає відсутність потреби в механічних актуаторах для повороту вітрила.

За рахунок цього за умови малої навантаження (дослідницькі зонди) розробники обіцяють нам космічні польоти без палива, але зі швидкостями вище 50 км/с (~10 а. тобто у рік) — а це, між іншим, втричі швидше того, що показують «Вояджеры».

Підготовлено за матеріалами Європейського космічного агентства.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *