Треугольные и самосборные: какими будут космические обсерватории будущего

Концептуальная схема космической стройки

Ученые из Китая разработали систему автономной стыковки модулей, из которых в будущем можно будет собирать гигантские телескопы, коммуникационные комплексы и солнечные электростанции на орбите. Главное новшество — элементы конструкции способны самостоятельно менять размеры и корректировать положение, чтобы соединиться без критических ошибок.

Результаты исследования опубликованы в журнале Space: Science & Technology. Над разработкой трудились специалисты Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики и Пекинского технологического института.

Космический конструктор с подвижными деталями

Даже самые мощные ракеты ограничены размерами головного обтекателя — защитной оболочки, под которой размещают груз. Поэтому крупные конструкции приходится складывать перед запуском, а затем разворачивать на орбите.

Но у традиционных раскрывающихся элементов есть слабое место: после развертывания они могут отклоняться от расчетного положения. Ошибка всего в несколько миллиметров способна помешать соединению нескольких секций.

Китайские исследователи предложили конструкцию из трех угловых блоков шестиугольной формы, соединенных стержнями из углеродного волокна. В каждом блоке установлены катушка с приводом и миниатюрный реактивный двигатель холодного газа.

Катушка позволяет укорачивать или удлинять стержни, подгоняя размеры модуля под будущую конструкцию. Газовые микродвигатели отвечают за перемещение и поворот: они помогают сблизить элементы и согласовать их вращение. На заключительном этапе в дело вступают постоянные магниты, встроенные в блоки. Они притягивают детали друг к другу и обеспечивают стыковку.

Проверка на «космическом аэрохоккее»

Отправлять экспериментальные образцы на орбиту слишком дорого, поэтому инженеры устроили испытания на Земле. Модули разместили на прецизионных воздушных опорах, скользящих по гладкой гранитной плите. Такая установка позволяла им перемещаться с минимальным трением, имитируя отдельные условия движения в космосе.

За положением деталей следили камеры над испытательным стендом. Они передавали координаты системе управления, которая в реальном времени корректировала длину стержней и движение модулей.

Эксперимент показал, насколько важна такая подстройка. Без активного управления производственные погрешности и изгибы углеродных стержней приводили к тому, что магнитные фиксаторы промахивались мимо точек соединения. При включенной системе активной коррекции ошибки позиционирования и длины стержней удалось уменьшить более чем на 98%.

Пока речь идет о первом шаге к автономной сборке крупных сооружений на орбите, а не о готовых космических стройплощадках. Однако технология потенциально позволит создавать конструкции, которые невозможно доставить в космос целиком: от больших астрономических обсерваторий до солнечных энергетических платформ и спутниковых коммуникационных систем.

Об эффектном начале орбитальной вахты японского телескопа VERTECs читайте в материале Hi-Tech Mail.