Главная » Дизайн спальни » Космические аппараты и техника. Развитие отечественной космической фотоэнергетики. Техническая и технологическая новизна

Космические аппараты и техника. Развитие отечественной космической фотоэнергетики. Техническая и технологическая новизна

Неизведанные глубины Космоса интересовали человечество на протяжении многих веков. Исследователи и ученые всегда делали шаги к познанию созвездий и космического простора. Это были первые, но значительные достижения на то время, которые послужили дальнейшему развитию исследований в этой отрасли.

Немаловажным достижением было изобретение телескопа, с помощью которого человечеству удалось заглянуть значительно дальше в космические просторы и познакомиться с космическими объектами, которые окружают нашу планету более близко. В наше время исследования космического пространства осуществляются значительно легче, чем в те года. Наш портал сайт предлагает Вам массу интересных и увлекательных фактов о Космосе и его загадках.

Первые космические аппараты и техника

Активное исследование космического пространства началось с запуска первого искусственно созданного спутника нашей планеты. Это событие датируется 1957 годом, когда он и был запущен на орбиту Земли. Что касается первого аппарата, который появился на орбите, то он был предельно простым в своей конструкции. Этот аппарат был оснащен достаточно простым радиопередатчиком. При его создании конструкторы решили обойтись самым минимальным техническим набором. Все же первый простейший спутник послужил стартом к развитию новой эры космической техники и аппаратуры. На сегодняшний день можно сказать, что это устройство стало огромным достижением для человечества и развития многих научных отраслей исследований. Кроме того, вывод спутника на орбиту был достижением для всего мира, а не только для СССР. Это стало возможным за счет упорной работы конструкторов над созданием баллистических ракет межконтинентального действия.

Именно высокие достижения в ракетостроении дали возможность осознать конструкторам, что при снижении полезного груза ракетоносителя можно достичь очень высоких скоростей полета, которые будут превышать космическую скорость в ~7,9 км/с. Все это и дало возможность вывести первый спутник на орбиту Земли. Космические аппараты и техника являются интересными из-за того, что предлагалось много различных конструкций и концепций.

В широком понятии космическим аппаратом называют устройство, которое осуществляет транспортировку оборудования или людей к границе, где заканчивается верхняя часть земной атмосферы. Но это выход лишь в ближний Космос. При решении различных космических задач космические аппараты разделены на такие категории:

Суборбитальные;

Орбитальные или околоземные, которые передвигаются по геоцентрическим орбитам;

Межпланетные;

Напланетные.

Созданием первой ракеты для вывода спутника в Космос занимались конструкторы СССР, причем само ее создание заняло меньше времени, чем доводка и отладка всех систем. Также временной фактор повлиял на примитивную комплектацию спутника, поскольку именно СССР стремился достичь показателя первой космической скорости ее творения. Тем более что сам факт вывода ракеты за пределы планеты был более веским достижением на то время, чем количество и качество установленной аппаратуры на спутник. Вся проделанная работа увенчалась триумфом для всего человечества.

Как известно, покорение космического пространства только было начато, именно поэтому конструкторы достигали все большего в ракетостроении, что и позволило создать более совершенные космические аппараты и технику, которые помогли сделать огромный скачок в исследовании Космоса. Также дальнейшее развитие и модернизация ракет и их компонентов позволили достичь второй космической скорости и увеличить массу полезного груза на борту. За счет всего этого стал возможным первый вывод ракеты с человеком на борту в 1961 году.

Портал сайт может поведать много интересного о развитии космических аппаратов и техники за все года и во всех странах мира. Мало кому известно, что действительно космические исследования учеными были начаты еще до 1957 года. В космическое пространство первая научная аппаратура для изучения была отправлена еще в конце 40-х годов. Первые отечественные ракеты смогли поднять научную аппаратуру на высоту в 100 километров. Кроме того, это был не единичный запуск, они проводились достаточно часто, при этом максимальная высота их подъема доходила до показателя в 500 километров, а это значит, что первые представления о космическом пространстве уже были до начала космической эры. В наше время при использовании самых последних технологий те достижения могут показаться примитивными, но именно они позволили достичь того, что мы имеем на данный момент.

Созданные космические аппараты и техника требовали решения огромного количества различных задач. Самыми важными проблемами были:

Выбор правильной траектории полета космического аппарата и дальнейший анализ его движения. Для осуществления данной проблемы пришлось более активно развивать небесную механику, которая становилась прикладной наукой.
Космический вакуум и невесомость поставили перед учеными свои задачи. И это не только создание надежного герметичного корпуса, который мог бы выдерживать достаточно жесткие космические условия, а и разработка аппаратуры, которая могла бы выполнять свои задачи в Космосе так же эффективно, как и на Земле. Поскольку не все механизмы могли отлично работать в невесомости и вакууме так же, как и в земных условиях. Основной проблемой было исключение тепловой конвекции в герметизированных объемах, все это нарушало нормальное протекание многих процессов.

Работу оборудования нарушало также тепловое излучение от Солнца. Для устранения этого влияния пришлось продумывать новые методы расчета для устройств. Также была продумана масса устройств для поддержания нормальных температурных условий внутри самого космического аппарата.
Большой проблемой стало электроснабжение космических устройств. Самым оптимальным решением конструкторов стало преобразование солнечного радиационного излучения в электроэнергию.
Достаточно долго пришлось решать проблему радиосвязи и управления космическими аппаратами, поскольку наземные радиолокационные устройства могли работать только на расстоянии до 20 тысяч километров, а этого недостаточно для космических пространств. Эволюция сверхдальней радиосвязи в наше время позволяет поддерживать связь с зондами и другими аппаратами на расстоянии в миллионы километров.
Все же наибольшей проблемой осталась доводка аппаратуры, которой были укомплектованы космические устройства. Прежде всего, техника должна быть надежной, поскольку ремонт в Космосе, как правило, был невозможен. Также были продуманы новые пути дублирования и записи информации.

Возникшие проблемы пробудили интерес исследователей и ученых разных областей знаний. Совместное сотрудничество позволило получить положительные результаты при решении поставленных задач. В силу всего этого начала зарождаться новая область знаний, а именно космическая техника. Возникновение данного рода конструирования было отделено от авиации и других отраслей за счет его уникальности, особых знаний и навыков работы.

Непосредственно после создания и удачного запуска первого искусственного спутника Земли развитие космической техники проходило в трех основных направлениях, а именно:

Проектирование и изготовление спутников Земли для выполнения различных задач. Кроме того, данная отрасль занимается модернизацией и усовершенствованием этих устройств, за счет чего появляется возможность применять их более широко.
Создание аппаратов для исследования межпланетного пространства и поверхностей других планет. Как правило, данные устройства осуществляют запрограммированные задачи, также ими можно управлять дистанционно.
Космическая техника прорабатывает различные модели создания космических станций, на которых можно проводить исследовательскую деятельность учеными. Эта отрасль также занимается проектированием и изготовлением пилотируемых кораблей для космического пространства.

Множество областей работы космической техники и достижения второй космической скорости позволили ученым получить доступ к более дальним космическим объектам. Именно поэтому в конце 50-х годов удалось осуществить пуск спутника в сторону Луны, кроме того, техника того времени уже позволяла отправлять исследовательские спутники к ближайшим планетам возле Земли. Так, первые аппараты, которые были посланы на изучение Луны, позволили человечеству впервые узнать о параметрах космического пространства и увидеть обратную сторону Луны. Все же космическая техника начала космической эры была еще несовершенная и неуправляемая, и после отделения от ракетоносителя главная часть вращалась достаточно хаотически вокруг центра своей массы. Неуправляемое вращение не позволяло ученым производить много исследований, что, в свою очередь, стимулировало конструкторов к созданию более совершенных космических аппаратов и техники.

Именно разработка управляемых аппаратов позволила ученым провести еще больше исследований и узнать больше о космическом пространстве и его свойствах. Также контролируемый и стабильный полет спутников и других автоматических устройств, запущенных в Космос, позволяет более точно и качественно передавать информацию на Землю за счет ориентации антенн. За счет контролируемого управления можно осуществлять необходимые маневры.

В начале 60-х годов активно проводились пуски спутников к самым близким планетам. Эти запуски позволили более подробно ознакомиться с условиями на соседних планетах. Но все же самым большим успехом этого времени для всего человечества нашей планеты является полет Ю.А. Гагарина. После достижений СССР в строении космической аппаратуры большинство стран мира также обратили особое внимание на ракетостроение и создание собственной космической техники. Все же СССР являлся лидером в данной отрасли, поскольку ему первому удалось создать аппарат, который осуществил мягкое прилунение. После первых успешных посадок на Луне и других планетах была поставлена задача для более детального исследования поверхностей космических тел с помощью автоматических устройств для изучения поверхностей и передачи на Землю фото и видео.

Первые космические аппараты, как говорилось выше, были неуправляемыми и не могли вернуться на Землю. При создании управляемых устройств конструкторы столкнулись с проблемой безопасного приземления устройств и экипажа. Поскольку очень быстрое вхождение устройства в атмосферу Земли могло просто сжечь его от высокой температуры при трении. Кроме того, при возвращении устройства должны были безопасно приземляться и приводняться в самых различных условиях.

Дальнейшее развитие космической техники позволило изготовлять орбитальные станции, которые можно использовать на протяжении многих лет, при этом менять состав исследователей на борту. Первым орбитальным аппаратом данного типа стала советская станция «Салют». Ее создание стало очередным огромным скачком человечества в познании космических пространств и явлений.

Выше указана очень маленькая часть всех событий и достижений при создании и использовании космических аппаратов и техники, которая была создана в мире для изучения Космоса. Но все же самым знаменательным стал 1957 год, с которого и началась эпоха активного ракетостроения и изучения Космоса. Именно запуск первого зонда породил взрывоподобное развитие космической техники во всем мире. А это стало возможным за счет создания в СССР ракетоносителя нового поколения, который и смог поднять зонд на высоту орбиты Земли.

Чтобы узнать обо всем этом и многом другом, наш портал сайт предлагает Вашему вниманию массу увлекательных статей, видеозаписей и фотографий космической техники и объектов.

Изобретение относится к системам электроснабжения космических аппаратов (КА), а именно к батареям солнечным (БС). В состав БС входят две панели, каждая из которых состоит из двух полупанелей, включающих шарнирно связанные между собой и последовательно собранные в пакет корневую (2), среднюю (3) и крайнюю (4) створки. Створки установлены на раме (5), подвижно закрепленной на четырех опорных узлах (6) корпуса (1) КА. Полупанели соединены между собой с одной стороны при помощи четырех подпружиненных прижимов (7), а с другой - четырьмя стяжками (8) в опорных узлах (6). Корневая створка связана со средней створкой осью (9), а средняя створка с крайней - осью (10). Подпружиненные прижимы связаны посредством тросовой тяги с пиросредством (не показано). На створках попарно установлено по два кронштейна. Кронштейны, установленные на крайней створке, снабжены осями, которые взаимодействуют в процессе раскрытия панелей с профилированными выступами, выполненными на кронштейнах. установленных на корневой створке. Этим обеспечивается раскрытие панелей «рулонным» способом, при котором происходит организованный отвод створок, исключающий возможность их соударения при раскрытии с аппаратурой КА. Количество пиросредств в элементах фиксации панелей уменьшается. Техническим результатом изобретения является повышение надежности КА с БС. 12 ил.

Рисунки к патенту РФ 2460676

Изобретение относится к космической технике, а именно к батареям солнечным (БС), и может быть использовано на космических аппаратах (КА) различного назначения для электроснабжения.

БС КА, как правило, представляют собой многозвенные раскрываемые конструкции, что обусловлено необходимостью компактного размещения КА под головным обтекателем ракеты носителя. Панели БС располагаются вдоль борта КА, и их раскрытие производится без отвода от борта КА после выведения его на орбиту.

Известна солнечная батарея космического аппарата патент RU № 2214949 - прототип, состоящая из рамы, жестко закрепленной на приводе верхних и нижних створок, попарно связанных между собой шарнирами, причем рама с помощью пиросредств закреплена на корпусе космического аппарата, при этом на внутренних торцах верхних створок установлены кронштейны, связанные со стяжными лентами, проходящими через пиросредства, жестко закрепленными па рамс солнечной батареи, а па внешних торцах верхних створок установлены крюки, поверхности которых взаимодействуют с осями подпружиненных стяжных элементов, шарнирно закрепленных на корпусе космического аппарата, причем оси стяжных элементов смещены наружу относительно осей шарниров, связывающих верхние и нижние створки, а на нижних створках жестко закреплены шаровые опоры, взаимодействующие с корпусом космического аппарата.

Известная солнечная батарея имеет ограниченные эксплуатационные возможности в случае увеличения энергопотребления изделия (космического аппарата, спутника), исходя из его задач и компоновки изделия, требующего увеличения площадей СБ за счет увеличения створок панелей.

При увеличении площадей в известной солнечной батарее путем увеличения створок зона раскрытия створок панелей ограничена компоновкой изделия, что может привести к соударению с внешними элементами конструкции изделия.

Задачей предложенного технического решения является расширение эксплуатационных возможностей солнечной батареи при увеличении энергопотребления изделия с обеспечением организованного раскрытия створок в заданной зоне без соударения с внешними элементами изделия (антенны, крышки и т.д.).

Поставленная задача решается тем, что БС, включающая в свой состав две панели, состоящие из подпружиненных шарнирно связанных между собой и собранных в пакет створок, устанавливаемых в сложенном положении на раме и закрепленных к борту КА через опорные узлы с пиросредством, и подпружиненных, шарнирно закрепленных на опорных узлах стяжек, отличается тем, что каждая из панелей выполнена из двух полупанелей, состоящих из корневой, средней и крайней створок, установленных на раме, подвижно закрепленной на опорных узлах, при этом полупанели каждой панели соединены между собой с помощью фиксирующих элементов, выполненных в виде подпружиненных прижимов, установленных на раме и связанных посредством тросовой тяги с пиросредством, причем на створках попарно установлены по два кронштейна, при этом кронштейны, установленные на крайней створке, снабжены осями, которые взаимодействуют в процессе раскрытия панелей с профилированными выступами, выполненными па кронштейнах, установленных на корневой створке, обеспечивая раскрытие панелей «рулонным» способом.

Заявляемая конструкция БС приведена на фигурах:

Фиг.1 Общий вид БС;

Фиг.2 Вид по стрелке A на фиг.1;

Фиг.3 Разрез Б-Б на фиг.2;

Фиг.4 Сечение В-В на фиг.3;

Фиг.5 - Фиг.9 Кинематическая схема раскрытия створок БС;

Фиг.10 Выносной элемент Г на фиг.5;

Фиг.11 Выносной элемент Д на фиг.6;

Фиг.12 Выносной элемент Е на фиг.7;

Батарея солнечная КА1 состоит из двух панелей, каждая из которых включает в свой состав две полупанели, состоящие из корневой 2, средней 3 и крайней 4 створок, установленных на раме 5, подвижно закрепленной на четырех опорных узлах 6, полупанели каждой панели с одной стороны соединены между собой с помощью четырех подпружиненных прижимов 7, установленных на раме 5 и связанных посредством тросовой тяги с основной и дублирующей пирочеками (на фигурах не показаны), а с другой - с помощью четырех подпружиненных, шарнирно закрепленных на опорных узлах 6 стяжек 8. Сборка створок в пакет осуществлена таким образом, что с одной стороны корневая створка 2 шарнирно связана со средней створкой 3 (ось 9), а с другой - средняя 3 с крайней 4 (ось 10). Вдоль длинных сторон створок, снаружи, на корневой 2 и крайней 4 створках попарно установлены по два кронштейна 11 и 12. Кронштейны 11 снабжены осями 13, а кронштейны 12 - профилированными выступами 14. Оси 13 и профилированные выступы 14 при сложенных створках установлены с зазором, а взаимодействуют между собой лишь в процессе раскрытия панелей, обеспечивая их безударное раскрытие «рулонным» способом.

Процесс раскрытия панели происходит следующим образом: после выведения КА на орбиту подается команда на срабатывание пирочек, обеспечивающих, в свою очередь, срабатывание прижимов 7. После срабатывания прижимов 7 под действием пружин обеспечивается возможность отвода средних 3 и крайних 4 створок и приведение панели в рабочее положение, при этом в конечном положении створки 3 и 4 фиксируются защелками.

Анализ кинематической схемы раскрытия створок (см. фиг.5 - фиг.9) показывает, что после срабатывания прижимов 7 и освобождения пакета створок от стяжек 8 начинается разворот створок, при этом оси 13 входят в контакт с профилированными выступами 14 и катятся по ним. Отсутствие контакта между осями 13 и выступами 14 в начальный момент движения исключает возможность заклинивания створок, обусловленного различными технологическими факторами. Профили выступов 14 выполнены таким образом, что крайняя створка 4 имеет возможность раскрываться только после того, как средняя створка 3 раскроется на угол ~90°, т.е. исключается возможность большого разброса траекторий движения створок и возможность соударения крайней створки 4 с рабочей поверхностью корневой створки 2.

Заявленная конструкция солнечной батареи космического аппарата позволит расширить ее эксплуатационные возможности при увеличении энергопотребления космическим аппаратом в зависимости от его задач и компоновки, а организованное раскрытие створок панелей СБ «рулонным» способом исключает возможность их соударения с аппаратурой КА и, следовательно, ее повреждения, что в итоге обеспечивает повышение надежности КА.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Батарея солнечная космического аппарата, включающая в свой состав две панели, состоящие из подпружиненных шарнирно связанных между собой и собранных в пакет створок, устанавливаемых в сложенном положении на раме и закрепленных к борту космического аппарата через опорные узлы с пиросредством, и подпружиненных, шарнирно закрепленных на опорных узлах стяжек, отличающаяся тем, что каждая из панелей выполнена из двух полупанелей, состоящих из корневой, средней и крайней створок, установленных на раме, подвижно закрепленной на опорных узлах, при этом полупанели каждой панели соединены между собой с помощью фиксирующих элементов, выполненных в виде подпружиненных прижимов, установленных на раме и связанных посредством тросовой тяги с пиросредством, причем на створках попарно установлено по два кронштейна, при этом кронштейны, установленные на крайней створке, снабжены осями, которые взаимодействуют в процессе раскрытия панелей с профилированными выступами, выполненными на кронштейнах, установленных на корневой створке, обеспечивая раскрытие панелей «рулонным» способом.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в системах энергоснабжения космических аппаратов (КА). Батарея солнечная (БС) содержит панели и раму, многократно раскрываемые и складываемые синхронно. КА, рама и панели соединены между собой посредством шарнирных соединений (ШС). Все ШС соединены последовательно тросовой передачей со шкивами. Для многоразового перевода БС в раскрытое и сложенное положение предусмотрен двигатель, установленный в одном из ШС. Каждый ШС содержит приводные пружины, обеспечивающие полное раскрытие или складывание батареи солнечной, и запорное устройство, фиксирующее раскрытое положение БС, выполненное в виде подпружиненного крючка. Для управления запорными устройствами каждый крючок кинематически связан со шкивом системы синхронизации, установленным в соответствующем ШС. Техническим результатом изобретения является обеспечение многоразового раскрытия и складывания БС и ее фиксации в крайних положениях с заданной жесткостью. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к космической технике, а именно к конструкциям солнечных батарей, и может быть использовано в системах энергосбережения космических аппаратов (КА).

Известно устройство отделения и раскрытия створок батареи солнечной космического аппарата (патент RU №24418170, B64G 1/44), содержащее раму, жестко закрепленную на валу электропривода и два пакета створок. Пакеты нижними створками закреплены на раме неподвижно, а средние створки связаны с нижней створкой и с верхней створкой шарнирно. В осях шарниров установлены взведенные пружины (торсионы), раскрывающие створки в рабочее положение.

Известна батарея солнечная космического аппарата (патент RU №2460676 С2, B64G 1/44). В состав батареи солнечной входят две панели, каждая из которых состоит из двух полупанелей, включающих шарнирно связанные между собой и последовательно собранные в пакет корневую, среднюю и крайнюю створки. Полупанели соединены между собой с одной стороны при помощи четырех подпружиненных прижимов, а с другой - четырьмя стяжками в опорных узлах. На створках попарно установлено по два кронштейна. Кронштейны, установленные на крайней створке, снабжены осями, которые взаимодействуют в процессе раскрытия панелей с профилированными выступами, выполненными на кронштейнах, установленных на корневой створке. Этим обеспечивается раскрытие панелей «рулонным» способом, при котором происходит отвод створок, исключающий возможность их соударения при раскрытии с аппаратурой КА.

Известна солнечная батарея (патент RU №2485026 С2, B64G 1/44), содержащая раму, верхние и нижние створки, попарно связанные между собой шарнирами, на оси которых закреплены торсионы, на других концах которых установлены кронштейны, в которых размещены механизмы взведения торсионов, кронштейны закреплены на торсионах с возможностью вращения и установлены в исходном положении симметрично оси торсионов, расположение которых обеспечивает механизмами взведения закручивание торсионов только в одну сторону, обеспечивая раскрытие солнечной батареи.

Наиболее близкой к заявленной конструкции (прототипом) является солнечная батарея (патент RU №2258640 C1, B64G 1/44), содержащая панели, складываемые по схеме «гармошка», и раму с приводным механизмом. Панели связаны между собой через раму с КА посредством приводных пружин и тросовой передачи со шкивами. Приводной механизм имеет двигатель и шкив, соединенный тросовой передачей с промежуточным шкивом. Двигатель и шкив закреплены на космическом аппарате при помощи кронштейна. Подвижный элемент двигателя скреплен с рамой.

Недостатками вышеперечисленных конструкций являются:

Неспособность конструкции многократно принимать раскрытое и сложенное положение;

Многократно фиксировать панели и раму в сложенном и раскрытом положении и снимать фиксацию для перевода в раскрытое и сложенное положение.

Задачей заявляемого изобретения является устранение недостатков известных аналогов.

Поставленная задача решается тем, что солнечная батарея космического аппарата, содержащая панели и раму, соединенные между собой через раму с космическим аппаратом, с расположенными по краям соосными шарнирными соединениями со шкивами, попарно соединенными тросовой передачей, согласно заявляемому изобретению имеет двигатель, установленный в одном из шарнирных соединений, способный многократно переводить батарею солнечную из сложенного положения в раскрытое положение и обратно с постоянной скоростью движения, и приводные пружины, входящие в состав каждого шарнирного соединения, способные вращать панели и раму как в сторону раскрытия, так и в сторону складывания солнечной батареи, при этом первую половину пути в процессе раскрытия или складывания солнечной батареи приводные пружины создают вращение в противоположном направлении вращения подвижного элемента двигателя, а вторую половину пути - создают вращение в направлении вращения подвижного элемента двигателя, обеспечивая полное раскрытие или складывание батареи солнечной в крайних ее положениях, причем в каждом шарнирном соединении, соединяющем панели между собой, а также панель с рамой, установлены запорные устройства, выполненные в виде подпружиненного крючка, зацепляющегося за раскрываемый элемент в раскрытом положении, который вводится в зацепление или выводится из зацепления, взаимодействуя со шкивом системы синхронизации, установленным в том же шарнирном соединении, в процессе раскрытия или складывания батареи солнечной для обеспечения заданной жесткости в раскрытом положении, в свою очередь в шарнирном соединении, соединяющем раму и космический аппарат, установлено запорное устройство, выполненное в виде подпружиненного крючка, зацепляющегося за раскрываемый (складываемый) элемент, как в сложенном положении, так и в раскрытом положении батареи солнечной, который выводится из зацепления или вводится в зацепление, взаимодействуя с подвижным элементом двигателя в процессе раскрытия или складывания батареи солнечной для обеспечения заданной жесткости в раскрытом или сложенном положении.

Конструкция батареи солнечной поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена батарея солнечная в сложенном положении, установленная на космическом аппарате. На фиг. 2 изображена батарея солнечная в раскрытом положении, установленная на космическом аппарате. На фиг. 3 и фиг. 4 показаны увеличенные виды раскрытой батареи солнечной по стрелке В и Г. На фиг. 5 показаны увеличенные выносные элементы Д и Е.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение многоразового раскрытия и складывания батареи солнечной и ее фиксации в крайних положениях с заданной жесткостью.

Указанный технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что:

Солнечная батарея, содержащая панели 1 и раму 2, раскрываемые (складываемые) синхронно и соединенные между собой через раму с космическим аппаратом 3, имеет расположенные по краям соосные шарнирные соединения 4 со шкивами 5, соединенными тросовой передачей 6, снабжена двигателем 7, который имеет кинематическую связь со шкивами 5 и способен многократно переводить батарею солнечную из сложенного положения в раскрытое положение и обратно с заданной скоростью движения, а также закрепленный с помощью кронштейна 10 неподвижно относительно космического аппарата, причем подвижный элемент двигателя 8 скреплен с рамой 2 с зазором, дающим возможность холостого поворота подвижного элемента двигателя относительно рамы на угол α;

Приводные пружины 9, входящие в состав каждого шарнирного соединения 4, способны вращать панели 1 и раму 2 как в сторону раскрытия, так и в сторону складывания батареи солнечной, при этом первую половину пути в процессе раскрытия или складывания приводная пружина 9 создает вращение в противоположном направлении вращения подвижного элемента двигателя 8, а вторую половину пути - создает вращение в направлении вращения подвижного элемента двигателя 8, обеспечивая полное раскрытие или складывание батареи солнечной;

Запорные устройства, установленные в каждом шарнирном соединении, соединяющем между собой панели 1 и/или панель 1 с рамой 2, выполнены в виде подпружиненного крючка 11, поворачивающегося вокруг оси 12, установленной неподвижно относительно панели 1 (рамы 2), который взаимодействует со шкивом 5, установленным в том же шарнирном соединении 4, соосно с ним, с возможностью холостого вращения относительно присоединяемой панели 1 (рамы 2) на угол β, и зацепляется за ось 13, установленную неподвижно относительно присоединяемой панели 1 (рамы 2);

Запорное устройство, установленное в шарнирном соединении 4, соединяющем раму 2 и космический аппарат 3, выполнено в виде подпружиненного крючка 14, который поворачивается вокруг оси 15, установленной неподвижно относительно космического аппарата 3, и взаимодействует с подвижным элементом двигателя 8, зацепляясь за ось 16, установленную неподвижно относительно панели 1, соединяемой с рамой 2, в сложенном положении батареи солнечной и за ось 17, установленную неподвижно относительно рамы 2 в раскрытом положении батареи солнечной.

Процесс многоразового раскрытия и складывания батареи солнечной представляет собой следующее:

1. Раскрытие - синхронное, участвует как двигатель 7, так и приводные пружины 9, установленные в каждом шарнирном соединении 4.

Батарея солнечная находится в сложенном положении. Панели 1 и рама 2 сложены и закреплены на космическом аппарате 3 с помощью замков 18. После срабатывания спускового устройства 19 замки 18 освобождают панели 1 и раму 2, которые остаются в исходном положении и продолжают удерживаться приводными пружинами 9, установленными в каждом шарнирном соединении 4, работающими на складывание батареи солнечной, и запорным устройством, установленным в шарнирном соединении 4 между космическим аппаратом 3 и рамой 2. После начала работы двигателя 7 его подвижный элемент 8 поворачивается в зазорах, обеспечивающих холостой ход относительно рамы 2, в направлении раскрытия, при этом подпружиненный крючок 14 запорного устройства выходит из зацепления с осью, установленной на панели 1, связанной с рамой 2. После того, как подвижный элемент двигателя 8 выбирает зазор холостого хода, и крючок 14 полностью освобождает ось, он входит в зацепление с рамой 2, и конструкция начинает синхронно раскрываться под действием двигателя 7 и тросовой передачи. При этом двигатель 7 половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, преодолевая момент сопротивления приводных пружин 9, а вторую половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, сдерживая батарею солнечную, раскрываемую под действием момента, созданного приводными пружинами 9. Во время раскрытия шкивы 5, установленные с возможностью холостого хода и связанные с крючками 14 запорных устройств, установленных в шарнирных соединениях 4 между панелями 1, панелью 1 и рамой 2, последовательно поворачиваются относительно панелей 1 и рамы 2, на которых они установлены, и обеспечивают возможность крючкам 14 во всех запорных устройствах в раскрытом положении войти в зацепление за ось.

2. Складывание (повторное складывание) - синхронное, учувствует как двигатель 7, так и приводные пружины 9.

Батарея солнечная находится в раскрытом положении и удерживается приводными пружинами 9 и запорными устройствами, установленными в каждом шарнирном соединении 4. После начала работы двигателя 7 его подвижный элемент 8 поворачивается в зазорах, обеспечивающих холостой ход относительно рамы 2, в сторону складывания, при этом крючок 14 запорного устройства выходит из зацепления с осью, установленной неподвижно относительно рамы 2. После того как подвижный элемент 8 двигателя выбирает зазор холостого хода и крючок 14 полностью освобождает ось, он входит в зацепление с рамой и конструкция начинает синхронно складываться под действием двигателя 7 и тросовой передачи. При этом двигатель 7 половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, преодолевая момент сопротивления приводных пружин 9, а вторую половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, сдерживая батарею солнечную, раскрываемую под действием момента созданного приводными пружинами 9. Во время складывания шкивы 5, установленные с возможностью холостого хода и связанные с крючками 14 запорных устройств, установленных в шарнирных соединениях 4 между панелями 1, панелью 1 и рамой 2, последовательно поворачиваются относительно панелей 1 и рамы 2, на которых они установлены, и взаимодействуя с крючками 14 запорных механизмов панелей 1 и рамы 2, выводят их из зацепления с осью. Сложившись панели 1, упираются в замки на корпуса космического аппарата 3 и удерживаются приводными пружинами 9, установленными в каждом шарнирном соединении 4. В этот момент подвижный элемент 8 двигателя поворачивается в зазорах, обеспечивающих холостой ход относительно рамы 2, при этом крючок 14 запорного устройства входит в зацепление с осью, установленной на панели 1, связанной с рамой 2. Батарея солнечная находится в сложенном положении и удерживается приводными пружинами 9, установленными в каждом шарнирном соединении 4, и запорным устройством, установленным в шарнирном соединении 4 между КА 3 и рамой 2.

Повторное раскрытие - синхронное, участвует как двигатель 7, так и приводные пружины 9, установленные в шарнирных соединениях 4.

Батарея солнечная находится в сложенном положении и, упираясь на замки, установленные на космическом аппарате 3, удерживается приводными пружинами 9, установленными в каждом шарнирном соединении 4, работающими на складывание батареи солнечной, и запорным устройством, установленным в шарнирном соединении 4 космического аппарата 3 и рамы 2. После начала работы двигателя 7 его подвижный элемент 8 поворачивается в зазорах, обеспечивающих холостой ход относительно рамы 2, в сторону раскрытия, при этом крючок 14 запорного устройства выходит из зацепления с осью, установленной на панели 1, связанной с рамой 2. После того как подвижный элемент 8 двигателя выбирает зазор холостого хода и крючок 14 полностью освобождает ось, он входит в зацепление с рамой 2, и конструкция начинает синхронно раскрываться под действием двигателя 7 и системы синхронизации. При этом двигатель 7 половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, преодолевая момент сопротивления приводных пружин 9, а вторую половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, сдерживая батарею солнечную, раскрываемую под действием момента, созданного приводными пружинами 9. Во время раскрытия шкивы 5, установленные с возможностью холостого хода и связанные с крючками 14 запорных устройств, установленных в шарнирных соединениях 4 между панелями 1, панелью 1 и рамой 2, последовательно поворачиваются относительно панелей 1 и рамы 2, на которых они установлены, и обеспечивают возможность крючкам 14 во всех запорных устройствах в раскрытом положении войти в зацепление за ось.

Во время работы в составе космического аппарата батарея солнечная может принимать следующие конфигурации:

Конфигурация в транспортировочном положении:

все панели батареи солнечной сложены и удерживаются на космическом аппарате с помощью замков;

Конфигурация в раскрытом положении (многократно):

все панели батареи солнечной раскрыты и удерживаются с помощью приводных пружин и запорных устройств.;

Конфигурация в сложенном положении (многократно):

все панели батареи солнечной сложены и удерживаются с помощью приводных пружин и запорных устройств.

Солнечная батарея космического аппарата, содержащая панели и раму, соединенные между собой через раму с космическим аппаратом, с расположенными по краям соосными шарнирными соединениями со шкивами, попарно соединенными тросовой передачей, отличающаяся тем, что солнечная батарея имеет двигатель, установленный в одном из шарнирных соединений, способный многократно переводить батарею солнечную из сложенного положения в раскрытое положение и обратно с постоянной скоростью движения, и приводные пружины, входящие в состав каждого шарнирного соединения, способные вращать панели и раму как в сторону раскрытия, так и в сторону складывания солнечной батареи, при этом первую половину пути в процессе раскрытия или складывания солнечной батареи приводные пружины создают вращение в противоположном направлении вращения подвижного элемента двигателя, а вторую половину пути - создают вращение в направлении вращения подвижного элемента двигателя, обеспечивая полное раскрытие или складывание батареи солнечной в крайних ее положениях, причем в каждом шарнирном соединении, соединяющем панели между собой, а также панель с рамой, установлены запорные устройства, выполненные в виде подпружиненного крючка, зацепляющегося за раскрываемый элемент в раскрытом положении, который вводится в зацепление или выводится из зацепления, взаимодействуя со шкивом системы синхронизации, установленным в том же шарнирном соединении, в процессе раскрытия или складывания батареи солнечной, для обеспечения заданной жесткости в раскрытом положении, в свою очередь в шарнирном соединении, соединяющем раму и космический аппарат, установлено запорное устройство, выполненное в виде подпружиненного крючка, зацепляющегося за раскрываемый/складываемый элемент как в сложенном положении, так и в раскрытом положении батареи солнечной, который выводится из зацепления или вводится в зацепление, взаимодействуя с подвижным элементом двигателя в процессе раскрытия или складывания батареи солнечной для обеспечения заданной жесткости в раскрытом или сложенном положении.

Похожие патенты:

Изобретение относится к управлению угловым движением космического аппарата (КА) с силовыми гироскопами (СГ) и солнечными батареями (СБ), установленными на взаимно противоположных сторонах КА.

Изобретение относится к управлению относительным движением космических аппаратов (КА), преимущественно с одноосно вращающимися панелями солнечных батарей (СБ). В процессе полета ориентированный по местной вертикали КА непрерывно вращается по курсу, а панели СБ синхронно и непрерывно поворачиваются нормалью к Солнцу.

Изобретение относится к определению массово-инерционных характеристик космических аппаратов (КА). Согласно способу при совпадении направления на Солнце с плоскостью орбиты КА совмещают строительную ось КА, отвечающую его максимальному моменту инерции, с этим направлением.

Группа изобретений относится к области сбора, преобразования и передачи солнечной энергии потребителям. Система содержит, в качестве основных, такие элементы как первичное (2), промежуточные (4, 5) и передающее (10) зеркала, а также энергетический модуль (8).

Изобретение относится к бортовым системам электропитания (СЭП), преимущественно низкоорбитальных космических аппаратов (КА) с трехосной ориентацией. СЭП содержит панели солнечной батареи с устройством изменения их ориентации, размещенные с внешней стороны боковых сотопанелей приборного контейнера.

Изобретение относится к электроснабжению космических аппаратов (КА) с помощью солнечных батарей (СБ), имеющих положительную выходную мощность своей тыльной поверхности. Способ включает измерение высоты (Н) околокруговой орбиты КА и угол (ε) между направлением на Солнце и геоцентрическим радиус-вектором КА. При нахождении ε в определенном интервале, зависящем от Н, от углов (f1, f2) полураствора зон чувствительности рабочей и тыльной поверхностей СБ и от максимального значения угла (f1*) между нормалью к рабочей поверхности СБ и направлением на Солнце, - разворачивают СБ в положение, при котором излучение Земли поступает на СБ вне указанных зон чувствительности. Это положение отвечает совмещению указанной нормали с плоскостью, содержащей направление на Солнце и радиус-вектор КА. При этом угол (ρ) между этой нормалью и радиус-вектором КА лежит в интервале, зависящем от ε, f1, f2, f1*, Н и угла (γ) между направлениями от КА в надир и на ближайшую к КА точку терминатора. В данном положении измеряют напряжение, ток и выходную мощность СБ с учетом углов ε и ρ. Технический результат состоит в минимизации влияния излучения Земли при определении выходной мощности СБ. 1 ил.

Изобретение относится к электроснабжению космических аппаратов (КА) с помощью солнечных батарей (СБ). Способ включает разворот панели СБ в рабочее положение и измерение тока от СБ в моменты, когда излучение от Земли поступает на нерабочую сторону панели СБ. Определяют текущее значение угла падения (α) солнечного излучения на поверхность СБ. При значении α в заданном диапазоне, определяемом характеристиками оптического защитного покрытия рабочей поверхности СБ и геометрическими параметрами её зоны чувствительности, измеряют текущее значение тока (I) от СБ. Выходной ток СБ определяют по величине I с поправочным коэффициентом, зависящим от α и k - абсолютного показателя преломления защитного покрытия СБ. Технический результат состоит в обеспечении учета влияния преломления и отражения солнечного излучения оптическим защитным покрытием на измеряемый выходной ток СБ. 1 ил.

Изобретение относится к электроснабжению космических аппаратов (КА) с помощью солнечных батарей (СБ). Способ включает разворот панели СБ в рабочее положение, измерение напряжения (U) и тока (I) от СБ в моменты, когда излучение от Земли поступает на нерабочую сторону панели СБ, и определение выходной мощности СБ. При этом разворачивают КА и СБ до достижения минимальной освещенности рабочей поверхности СБ отраженным от поверхности КА солнечным излучением при А < ε, где А – угол между вектором нормали к рабочей поверхности СБ и вектором направления на Солнце; ε - угол полураствора так называемой зоны чувствительности этой рабочей поверхности. В дальнейшем измеряют значения U, I и А, определяя максимальную выходную мощность СБ как U. I/cos(А). Технический результат состоит в снижении влияния отраженного от поверхности КА излучения на измеряемую выходную мощность СБ. 1 ил.

Изобретение относится к космической технике. Способ контроля текущего состояния панели солнечной батареи (СБ) космического аппарата (КА) включает поворот панели СБ в положения, при которых рабочая поверхность СБ освещена Солнцем, измерение значений тока от СБ, сравнение определяемого параметра, характеризующего текущее состояние панели СБ, с задаваемыми значениями и контроль текущего состояния панели СБ по результатам сравнения. Дополнительно измеряют вектор направления на Солнце в связанной с КА системе координат, определяют угол выставки СБ в ее текущее дискретное положение, определяют текущие значения угла падения солнечного излучения на поверхность защитного покрытия СБ, выполняют поворот СБ в не менее чем два выбранных дискретных положения СБ, измеряют значение тока от СБ. Состояние панели СБ оценивают по состоянию ее оптического защитного покрытия, характеризуемому текущим значением его абсолютного показателя преломления, определяемым по значениям угла падения солнечного излучения на поверхность защитного покрытия СБ и значениям тока. Техническим результатом изобретения является обеспечение оценки текущего значения абсолютного показателя преломления защитного покрытия СБ. 1 ил.

Изобретение относится к конструкции раскрывающихся солнечных батарей (СБ) космических аппаратов. СБ имеет гибкую плёночно-сотовую структуру, соты которой выполнены в виде четырех- или шестигранных пирамид. Пирамиды соединены друг с другом по ребрам своих воображаемых оснований. Фотоэлектрические преобразователи размещены на боковых гранях пирамид, принимая солнечное излучение со стороны указанных оснований. В развернутом положении СБ может иметь сферическую конфигурацию, в которой вершины всех пирамид сходятся в центре сферы. На рабочей поверхности СБ м.б. размещена защитная пленка со специальными свойствами. Сотовая конструкция СБ в развернутом положении м.б. ликвидирована путём ее нагрева до температуры испарения пленки или выше. Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности СБ путём увеличения коэффициента поглощения за счет увеличения количества переотражений света от фотоприемного слоя внутри пирамид, а также – в снижении зависимости коэффициента поглощения от угла падения солнечного излучения и в упрощении технологии изготовления и эксплуатации СБ. 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к космической технике. Способ контроля текущего состояния панели солнечной батареи (СБ) космического аппарата (КА) с инерционными исполнительными органами включает ориентацию нормали к рабочей поверхности СБ на Солнце, измерение значений тока от СБ и контроль текущего состояния СБ по результатам сравнения текущих измеренных значений тока и значений тока, измеренных на предыдущих этапах полета. Контроль состояния панели СБ выполняют по результатам сравнения полученных значений тока от СБ, каждое из которых умножено на отношение квадратов определенного на момент соответствующего измерения тока текущего значения расстояния от Земли до Солнца и среднего расстояния от Земли до Солнца. Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки текущей эффективности СБ, обеспечение одинаковых условий замера тока от СБ на фоне штатного полета КА в ориентации, при которой суммарный внешний возмущающий момент за виток достигает минимального значения.

Изобретение относится к космической технике. Способ контроля текущего состояния панели солнечной батареи (СБ) космического аппарата (КА) включает ориентацию рабочей поверхности СБ на Солнце, измерение значений тока от СБ, контроль текущего состояния СБ по результатам сравнения текущих измеренных значений тока и значений тока, измеренных на предыдущих этапах полета. Дополнительно поддерживают орбитальную ориентацию КА, при которой ось вращения СБ перпендикулярна плоскости орбиты и нормаль к рабочей поверхности СБ в задаваемом дискретном положении направлена в зенит. Последовательно разворачивают СБ в дискретные положения, в которых значение угла между нормалью к рабочей поверхности СБ и направлением на Солнце составляет величину менее фиксированного значения, измеряют значения угла между направлением на Солнце и плоскостью орбиты КА на моменты прохождения подсолнечной точки витков орбиты. Измеряют ток от СБ в момент прохождения подсолнечной точки витка орбиты, на котором измеряемое значение угла достигает локального минимума, определяют текущее значение расстояния от Земли до Солнца. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности контроля состояния СБ КА.

Изобретение относится к космической технике. Способ контроля текущего состояния панели солнечной батареи (СБ) космического аппарата (КА) включает разворот СБ относительно направления на Солнце, измерение значений тока от СБ, сравнение измеренных значений тока с задаваемыми значениями и контроль текущего состояния панели СБ по результатам сравнения. Дополнительно для каждой структурной группы фотоэлементов панели СБ поворачивают СБ относительно КА в задаваемое исходное положение, строят задаваемую исходную ориентацию КА и выполняют его поворот вокруг задаваемого вектора поворота до прохождения положений, в одном из которых все фотоэлементы группы освещены Солнцем, а в другом - затенены от Солнца корпусом КА. В процессе поворота КА непрерывно измеряют ток от СБ и определяют параметры ориентации КА. Поворачивают СБ относительно КА в другое задаваемое исходное положение и повторяют вышеуказанные операции. После выполнения операций для всех структурных групп фотоэлементов панели СБ сравнивают измеренные значения токов от СБ с их расчетными значениями. По результатам сравнения определяют работоспособность групп фотоэлементов. Техническим результатом изобретения является обеспечение определения работоспособности конкретных структурных групп фотоэлементов панели СБ. 2 ил.

Использование: в области электротехники в автономных системах электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА). Технический результат - повышение надежности эксплуатации КА путем ограничения величины кратковременного понижения выходного напряжения системы электропитания при отказе элементов, находящихся в «горячем» резерве. Согласно способу питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания космического аппарата, содержащей солнечную батарею, подключенную к нагрузке, из «n» единичных нагрузок, включенных параллельно, через стабилизированный преобразователь напряжения и выходной фильтр, аккумуляторные батареи, подключенные через разрядные преобразователи к входу выходного фильтра, зарядные преобразователи, силовые цепи между выходом выходного фильтра и единичными нагрузками проектируют с сопротивлениями исходя из соотношения:ρ⋅l⋅j/Iн≥R≥Uн / Iкз.макс, где Uн - напряжение на выходе автономной системы электропитания, В; Iн - номинальный ток единичной нагрузки, А; ρ - удельное сопротивление, Ом⋅мм2/м; l - длина силовой цепи между выходом выходного фильтра и единичной нагрузкой, м; j - выбранная плотность тока, А/мм2; Iкз.макс - допустимый максимальный кратковременный ток короткого замыкания в цепи единичной нагрузки, А. Кроме того, выходные фильтры автономной системы электропитания рассчитывают с учетом допустимого кратковременного тока короткого замыкания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в системах энергоснабжения космических аппаратов. Батарея солнечная содержит панели и раму, многократно раскрываемые и складываемые синхронно. КА, рама и панели соединены между собой посредством шарнирных соединений. Все ШС соединены последовательно тросовой передачей со шкивами. Для многоразового перевода БС в раскрытое и сложенное положение предусмотрен двигатель, установленный в одном из ШС. Каждый ШС содержит приводные пружины, обеспечивающие полное раскрытие или складывание батареи солнечной, и запорное устройство, фиксирующее раскрытое положение БС, выполненное в виде подпружиненного крючка. Для управления запорными устройствами каждый крючок кинематически связан со шкивом системы синхронизации, установленным в соответствующем ШС. Техническим результатом изобретения является обеспечение многоразового раскрытия и складывания БС и ее фиксации в крайних положениях с заданной жесткостью. 5 ил.

Космические аппараты во всем своем многообразии - одновременно гордость и забота человечества. Их созданию предшествовала многовековая история развития науки и техники. Космическая эра, позволившая людям со стороны взглянуть на мир, в котором они живут, вознесла нас на новую ступень развития. Ракета в космосе сегодня - это не мечта, а предмет забот высококлассных специалистов, перед которыми стоят задачи по усовершенствованию существующих технологий. О том, какие виды космических аппаратов выделяют и чем они друг от друга отличаются, пойдет речь в статье.

Определение

Космические аппараты - обобщенное название для любых устройств, предназначенных для работы в условиях космоса. Есть несколько вариантов их классификации. В самом простом случае выделяют космические аппараты пилотируемые и автоматические. Первые, в свою очередь, подразделяются на космические корабли и станции. Различные по своим возможностям и назначению, они сходны во многом по строению и используемому оборудованию.

Особенности полета

Любой космический аппарат после старта проходит через три основных стадии: выведение на орбиту, собственно полет и посадка. Первый этап предполагает развитие аппаратом скорости, необходимой для выхода в космическое пространство. Для того чтобы попасть на орбиту, ее значение должно быть 7,9 км/с. Полное преодоление земного притяжения предполагает развитие второй равной 11,2 км/с. Именно так движется ракета в космосе, когда ее целью являются удаленные участки пространства Вселенной.

После освобождения от притяжения следует второй этап. В процессе орбитального полета движение космических аппаратов происходит по инерции, за счет приданного им ускорения. Наконец, стадия посадки предполагает снижение скорости корабля, спутника или станции практически до нуля.

«Начинка»

Каждый космический аппарат оснащается оборудованием под стать тем задачам, которые он призван решить. Однако основное расхождение связано с так называемым целевым оборудованием, необходимым как раз для получения данных и различных научных исследований. В остальном оснащение у космических аппаратов схоже. В него входят следующие системы:

энергообеспечение - чаще всего снабжают космические аппараты необходимой энергией солнечные или радиоизотопные батареи, химические аккумуляторы, ядерные реакторы;
связь - осуществляется при использовании радиоволнового сигнала, при существенном удалении от Земли особенно важным становится точное наведение антенны;
жизнеобеспечение - система характерна для пилотируемых космических аппаратов, благодаря ей становится возможным пребывание людей на борту;
ориентация - как и любые другие корабли, космические оснащены оборудованием для постоянного определения собственного положения в пространстве;
движение - двигатели космических аппаратов позволяют вносить изменения в скорость полета, а также в его направление.

Классификация

Один из основных критериев для разделения космических аппаратов на типы - это режим работы, определяющий их возможности. По данному признаку выделяют аппараты:

размещающиеся на геоцентрической орбите, или искусственные спутники Земли;
те, целью которых является изучение удаленных участков космоса, - автоматические межпланетные станции;
используемые для доставки людей или необходимого груза на орбиту нашей планеты, называются они космическими кораблями, могут быть автоматическими или же пилотируемыми;
созданные для пребывания людей в космосе на протяжении длительного периода, - это ;
занимающиеся доставкой людей и грузов с орбиты на поверхность планеты, они называются спускаемыми;
способные исследовать планету, непосредственно располагаясь на ее поверхности, и передвигаться по ней, - это планетоходы.

Остановимся подробнее на некоторых типах.

ИСЗ (искусственные спутники Земли)

Первыми аппаратами, запущенными в космос, были искусственные спутники Земли. Физика и ее законы делают выведение любого подобного устройства на орбиту непростой задачей. Любой аппарат должен преодолеть притяжение планеты и затем не упасть на нее. Для этого спутнику необходимо двигаться с или чуть быстрее. Над нашей планетой выделяют условную нижнюю границу возможного расположения ИСЗ (проходит на высоте 300 км). Более близкое размещение приведет к достаточно быстрому торможению аппарата в условиях атмосферы.

Первоначально только ракеты-носители могли доставлять на орбиту искусственные спутники Земли. Физика, однако, не стоит на месте, и сегодня разрабатываются новые способы. Так, один из часто используемых в последнее время методов - запуск с борта другого спутника. В планах применение и других вариантов.

Орбиты космических аппаратов, вращающихся вокруг Земли, могут пролегать на разной высоте. Естественно, от этого зависит и время, требуемое на один круг. Спутники, период обращения которых равен суткам, размещаются на так называемой Она считается наиболее ценной, поскольку аппараты, находящиеся на ней, для земного наблюдателя кажутся неподвижными, а значит, отсутствует необходимость создания механизмов поворота антенн.

АМС (автоматические межпланетные станции)

Огромное число сведений о различных объектах Солнечной системы ученые получают при помощи космических аппаратов, направляемых за пределы геоцентрической орбиты. Объекты АМС - это и планеты, и астероиды, и кометы, и даже галактики, доступные для наблюдения. Задачи, которые ставятся перед такими аппаратами, требуют огромных знаний и сил от инженеров и исследователей. Миссии АМС представляют собой воплощение технического прогресса и являются одновременно его стимулом.

Пилотируемый космический корабль

Аппараты, созданные для доставки людей к назначенной цели и возвращения их обратно, в технологическом плане ничуть не уступают описанным видам. Именно к этому типу относится «Восток-1», на котором совершил свой полет Юрий Гагарин.

Самая сложная задача для создателей пилотируемого космического корабля - обеспечение безопасности экипажа во время возвращения на Землю. Также значимой частью таких аппаратов является система аварийного спасения, в которой может возникнуть необходимость во время выведения корабля в космос при помощи ракеты-носителя.

Космические аппараты, как и вся космонавтика, непрестанно совершенствуются. В последнее время в СМИ можно было часто видеть сообщения о деятельности зонда «Розетта» и спускаемого аппарата «Филы». Они воплощают все последние достижения в области космического кораблестроения, расчета движения аппарата и так далее. Посадка зонда «Филы» на комету считается событием, сравнимым с полетом Гагарина. Самое интересное, что это не венец возможностей человечества. Нас еще ожидают новые открытия и достижения в плане как освоения космического пространства, так и строения

Солнечный парус представляет собой конструкцию, призванную заменить типовые ракетные двигатели на нашем пути к далеким звездам.

Человечество давно использует свойство паруса передвигать предметы по воде или суше при помощи энергии ветра. Как ни странно это может звучать, но в эпоху освоения космоса мы снова вернулись к этому проверенному средству. В этот раз вместо ткани используется тончайшая зеркальная поверхность, а роль ветра играет движущая сила солнечного света.

Преимущество применения такой конструкции – это возможность совершать полет без ограничений временными рамками. Любое топливо, используемо для космических аппаратов, когда-либо заканчивается, а кванты солнечного света, посылающие импульс на поверхность тел, не иссякнуть еще несколько миллиардов лет.

Как это работает?

Идея создания космического аппарата, использующего солнечный парус, разрабатывалась советским ученым, стоявшим у истоков ракетостроения, Фридрихом Цандером. В 1924 году он написал статью «Перелеты на другие планеты», в которой представил схему конструкции паруса и принципы его работы. Цандер построил свою теорию на опытах П. Н. Лебедева, подтвердивших существование давления света. Теоретическую основу этого явления обосновал Дж. Максвелл в 1873 году, но в те времена многие ученые отнеслись к ней со скептицизмом. Частицей, создающий такой импульс, является фотон. Он наделен свойствами электромагнитной волны и частицы, не имеет заряда и является квантом света. Поток фотонов оказывает определенное давление на освещаемую поверхность. Для использования на космических кораблях необходим парус размером порядка нескольких квадратных километров.

Давление, создаваемое потоком солнечного света (фотонами), заставит аппарат двигаться в сторону от Солнца, при этом не будет расходоваться ракетное топливо. По аналогии с морскими парусами происходит маневрирование в космосе. Изменяя угол расположения конструкции, можно корректировать направление полета. Недостатком использования паруса является отсутствие возможности движения к Солнцу. При большом удалении от нашей звезды фотонный поток слабеет пропорционально квадрату расстояния, а на границе системы его сила упадет до 0. Поэтому чтобы обеспечить стабильный поток света и начальный разгон паруса, необходимы мощные лазерные установки. На сегодня разработаны конструкции двух типов: разгоняемые электромагнитными волнами и фотонными импульсами.

Из чего изготавливают парус?

Для межпланетных полетов важным аспектом является вес корабля и количество ракетного топлива. Применение солнечного паруса в качестве замены двигателя позволит значительно снизить эту нагрузку. Материал для его изготовления должен быть легким и прочным, иметь высокую отражающую способность. Добавление металлических ребер повышает безопасность использования, ведь полотно подвергается ударам метеоритов.

Плотность поверхности материала из композитного волокна не превышает 1 г/м3, а его толщина – несколько микрон. Из существующих вариантов самыми перспективными считаются каптон и милар – тончайшие полимерные пленки с алюминиевым покрытием. Разработка новых нанотехнологий открывает удивительные перспективы в производстве солнечных парусов, их можно создавать перфорированными и практически невесомыми, а это означает повышение эффективности использования.

Первые испытания

В рамках российского проекта «Знамя-2», созданного для экспериментов с отражателями, в 1993 году был впервые развернут солнечный парус. Размер конструкции из тонкой пленки с отражающим покрытием составил 20 метров. Японскими учеными была создана модель солнечного паруса, состоящая из четырех лепестков, в качестве материала использовалась сверхтонкая полиамидная пленка в 7,5 мкм. Конструкция была установлена на спутник IKAROS, который ракета-носитель вывела на орбиту 21 мая 2010 года. Испытания солнечного паруса начались с его раскрытия, полотно в 200 кв. м было успешно расправлено. Второй этап миссии, состоящий в регулировании скорости и направления, также был осуществлен.

При поддержке Планетарного общества США НПО им. Лавочкина разработало и создало конструкцию солнечного паруса, состоящую из 8 лепестков. Его поверхность покрывал слой алюминия, а прочность обеспечивало армирование. Запуск аппарата осуществлялся ракетой «Волна», которая из-за технического сбоя рухнула в море. Дальнейшие работы над проектом пока остановлены.

Перспективы использования солнечного паруса

В 2014 году NASA запустило в космос свой солнечный парус из каптона – термостойкого пластика, выдерживающего колебание температуры от +400 до -273 градусов Цельсия. Этот материал был разработан химической компанией DuPont. Рекордный по размеру проект, крупнейший из всех созданных на данный момент, имеет площадь 1200 м2. Его назвали Sunjammer. Он должен выяснить практическую эффективность использования солнечного паруса при межпланетных полетах. Предполагается удаление от Земли на 3 млн. км за счет действия потока фотонов. Аппарат, толкаемый солнечным ветром, направляется к первой точке Лагранжа.

В ближайших планах ученых – оснащение солнечными парусами аппаратов, наблюдающих за активностью нашей звезды. Они смогут вовремя предупреждать землян о возникающих вспышках и катаклизмах на Солнце. Созданный в России консорциум «Космическая регата», планировавший участие в конкурсе конгресса США по выведению на орбиту кораблей с солнечными парусами, успешно работает в области использования солнечных отражателей для освещения районов добычи газа.

Напечатать