КубеПарус (УльтраПарус)
| Тип миссии | Технология: солнечный парусный двигатель. |
|---|---|
| Оператор | НАСА / Университет Иллинойса |
| Веб-сайт | кубический парус и авиакосмическая промышленность |
| Свойства космического корабля | |
| Тип космического корабля | 2 × 1,5 в кубсатах |
| Производитель | Университет Иллинойса |
| Стартовая масса | ~ 3 кг |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 16 декабря 2018 г. [1] |
| Ракета | Электрон |
| Запуск сайта | Ракетная лаборатория LC-1 |
| Подрядчик | Ракетная лаборатория |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | Геоцентрический |
| Режим | Низкая Земля |
CubeSail — это недорогая демонстрационная миссия космического корабля, в которой используются два идентичных спутника CubeSat размером 1,5U для развертывания спутника длиной 260 м (850 футов) и длиной 20 м. 2 (220 кв. футов) . солнечного паруса Между ними расположена лента [2] Эта миссия является первой в серии все более сложных демонстраций, ведущих к созданию полномасштабного UltraSail . гелиогироскопа [3] Университетом Иллинойса и CU Aerospace .
Фон: Гелиогиро
[ редактировать ]
UltraSail — это предлагаемый тип роботизированного космического корабля, который для движения использует радиационное давление , создаваемое солнечным светом. Он основан на концепции «гелиогиро». [4] Ричарда Х. МакНила, опубликовано в 1971 году, [5] [6] [3] и состоит из нескольких вращающихся лопастей, прикрепленных к центральной ступице.
(ориентация) космического корабля Heliogyro Положение и, следовательно, направление тяги будут контролироваться путем изменения циклического и общего шага лопастей, как у вертолета.
Хотя конструкция Heliogyro не имеет преимущества в массе перед квадратным парусом, она остается привлекательной, поскольку метод развертывания больших лопастей паруса проще, чем конструкция на основе подкосов. [7] Жесткость лопасти достигается за счет вращения космического корабля (центробежная сила), при этом его ось вращения обычно направлена на Солнце.
Космический корабль CubeSail
[ редактировать ]Обзор
[ редактировать ]Университет Иллинойса совместно с CU Aerospace разработал эту миссию для демонстрации развертывания и измерения тяги на мембране размером 7,7 см × 250 м (около 20 м). 2 ) из алюминизированного майлара . Мембрана размещена между двумя спутниками CubeSat высотой 1,5U, которые отделяются друг от друга на низкой околоземной орбите. Он задуман как первый шаг на пути к разработке более крупной концепции солнечного паруса под названием UltraSail.
Переориентация CubeSats приведет к тому, что парус подвергнется аэродинамическому сопротивлению в верхних слоях атмосферы при его утилизации.
Выбор
[ редактировать ]Космический корабль был выбран НАСА в 2012 году для запуска в рамках программы ELaNa . [8] [9] [10]
Запуск
[ редактировать ]CubeSail был запущен на Electron ракете-носителе [11] 16 декабря 2018 г. из Новой Зеландии. [1] [12]
Хотя «спутниковые маяки на правильной частоте были замечены один раз после запуска, 18 декабря 2018 года», не было «достаточного соотношения сигнал/шум для демодуляции позывного в маяках», и «от CubeSail не было получено никаких дальнейших сообщений. ". [13]
Последующие действия
[ редактировать ]Я плыву
[ редактировать ]Предлагаемая вторая миссия проекта называется I-Sail , ее планируется запустить в 2022 году и она будет состоять из космического корабля массой 25 кг (55 фунтов) с двусторонними лопастями и общей площадью парусов 2500 м. 2 . [14] Он продемонстрирует уровни тяги, во много раз превышающие уровни ионных двигателей, используемых для полетов в дальний космос, и совершит гравитационный побег с Земли. [14] Некоторые научные цели оцениваются как второстепенные. [14] Проект финансируется программой НАСА по исследованию инноваций в сфере малого бизнеса (SBIR). [15]
УльтраПарус
[ редактировать ]CubeSail и I-Sail задуманы как шаги на пути к созданию более крупного (1600 кг) [16] ) концепция солнечного паруса под названием UltraSail для межпланетных и межзвездных миссий . [17] Последний состоит из множества структур, похожих на CubeSail, которые вытягивают пленочные лопасти длиной в километры, прикрепленные к центральной втулке, чтобы в конечном итоге сформировать гелиогир. Материал лопасти UltraSail, корпус солнечного паруса, монтируется на несколько катушек, каждая шириной 5–10 м, и разворачивается на длину лопасти до 5 км (3,1 мили). [16] всего 100 000 м 2 площади парусности. [2] [3] Космический корабль вращается вокруг центральной втулки, сглаживая лопасти центробежной силой, поддерживаемой Tip-CubeSat. Для устойчивости километровых лопастей требуется период вращения 1–2 часа, чтобы они преодолевали силу давления Солнца в 3–5 раз. Каждое лезвие представляет собой тонкую полиимидную пленку, покрытую рипстопом . [16]
В UltraSail управление лопастями (и, следовательно, управление ориентацией космического корабля) инициируется небольшими управляемыми мини-спутниками (типсат) на кончике каждой лопасти. [16] [18] Масса типсата обеспечивает стабилизирующую центробежную силу на лопасти во время вращения. Каждый типсат будет представлять собой конструкцию из углеродного волокна длиной 5 метров и общей массой 50 кг, включая авионику и 20 кг топлива (катализируемая закись азота). N 2 O ) и холодный газ). [16] Альтернативно, типсаты могут приводиться в движение с помощью электрических микродвигателей для регулирования шага лопастей. [19]
Максимальная ожидаемая сила тяги, обусловленная солнечным давлением, эквивалентна системам ионных двигателей мощностью 400 кВт , используемым для сопоставимых миссий в дальний космос. [19]
См. также
[ редактировать ]
- IKAROS , японский солнечный парус, запущен в эксплуатацию в мае 2010 года.
- NanoSail-D2 , преемник NanoSail-D, запущен в ноябре 2010 года.
- LightSail , управляемый солнечный парус CubeSat, запущенный в июле 2019 года.
- Near-Earth Asteroid Scout , солнечный парус CubeSat, который в настоящее время планируется запустить в 2020 году.
- Sunjammer , солнечный парус, который был отменен перед запуском в 2014 году.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Лаборатория проектирования и испытаний малых спутников. Архивировано 28 января 2018 г. в Wayback Machine — CubeSail. Университет Иллинойса. 2018.
- ^ Jump up to: а б Домашний сайт CubeSail . КУ Аэрокосмический. Доступ: 30 декабря 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с Начальная разработка космического корабля CubeSail/UltraSail . Р.Л. Бертон, Дж.К. Лэйстром-Вудард, Г.Ф. Бенавидес, Д.Л. Кэрролл, В.Л. Коверстоун, Г.Р. Свенсон, А. Пукниел, А. Гош и А.Д. Моктесума. (2010)
- ^ «Гелиогиро» . СоларСейлВики . Проверено 03 июля 2024 г.
- ^ МакНил, Р.Х. (1971). Структурная динамика Гелиогира (Отчет). НАСА-CR-1745A.
- ^ Бертон, Р.; Коверстоун, В.; Харгенс-Рысанек, Дж.; Эртмер, К.; Боттер, Т.; Бенавидес, Г.; Ву, Б.; Кэрролл, Д.; Геров, П. (июль 2005 г.). UltraSail — концепция сверхлегкого солнечного паруса (PDF) . 41-я совместная конференция и выставка AIAA/ASME/SAE/ASEE по двигательным установкам. Тусон, Аризона: Американский институт аэронавтики и астронавтики. дои : 10.2514/6.2005-4117 . ISBN 978-1-62410-063-5 . АИАА 2005-4117.
- ^ «Проектирование и строительство» . Лаборатория реактивного движения НАСА. Архивировано из оригинала 11 марта 2005 г.
- ↑ Анна Хейни, ELaNa 19: CubeSail , НАСА, декабрь. 10, 2018. Проверено 23 июля 2019.
- ^ КубеПарус . Космическая страница Гюнтера , 2017. Проверено 23 июля 2019 года.
- ^ Инициатива по запуску CubeSat . НАСА. Предстоящие запуски ELaNa CubeSat. 2018.
- ↑ ЗАПУСК СТУДЕНЧЕСКОГО СПУТНИКА CUBESAIL НЕИЗБЕЖЕН , Инженерный колледж Грейнджера, Университет Иллинойса, 6 декабря 2018 г. Проверено 23 июля 2019 г.
- ^ Пьетробон, Стивен. «Рекорд запуска Новой Зеландии (с 2009 г. по настоящее время)» . Проверено 14 августа 2017 г.
- ^ "Добро пожаловать" . www.cubesail.us . Проверено 5 июля 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с I-Sail: Демонстратор прототипа солнечного паруса площадью 2500 квадратных метров . Заявка НАСА СБИР 2017. 19 апреля 2017 г.
- ^ ELaNa 19: CubeSail. НАСА. 10 декабря 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Р. Л. Бертон, Дж. К. Лэйстром-Вудард, Г. Ф. Бенавидес, Д. Л. Кэрролл, В. Л. Коверстоун, Г. Р. Свенсон, А. Пукниел, А. Гош и А. Д. Моктесума Первоначальная разработка космического корабля CubeSail UltraSail. 27 августа 2014 г.
- ^ НАСА запустит два небольших спутника AE . Аэроспейс Иллинойс . 22 февраля 2012 г.
- ^ Концепция дизайна солнечного паруса с индивидуально управляемыми элементами . (PDF) Тонг Ло, Мин Сюй и Цинъюй Цюй. Журнал космических кораблей и ракет . 2017. дои : 10.2514/1.A33775
