Обычно после развертывания солнечных панелей на космических аппаратах не предусматривается никаких конструкций, которые бы удерживали их в определенном положении. Однако благодаря новой разработке такая возможность может появиться. Считается, что это поможет панелям сохранять целостность во время маневров.
Новая технология солнечных панелей
Юго-западный исследовательский институт (SwRI) разработал технологию для повышения жесткости раскладываемых конструкций на космических аппаратах, что позволяет выполнять автономные операции стыковки космических аппаратов. SwRI интегрирует технологию параллелограммного синхронизированного каркасного соединения (PaSTA) с солнечными батареями на космическом аппарате Astroscale U.S. Refueler.
Американский заправщик Astroscale весом 300 кг будет первым, кто проведет операции по дозаправке гидразином на геостационарной орбите для Космических сил Соединенных Штатов (USSF), и станет первой в мире миссией по дозаправке на орбите, поддерживающей активы Министерства войны США. Компания SwRI получила контракт от Astroscale U.S. на строительство, интеграцию и тестирование заправщика для USSF. Космический аппарат требует точного наведения для стыковки с другими аппаратами в космосе, для чего необходима жесткая раскладная солнечная панель для питания.
Повышение жесткости конструкции солнечных панелей
«В космосе нет неровных дорог, поэтому гибкие массивы обычно не представляют проблемы — если только не требуется точный контроль и стабильность для стыковки, — сказал инженер института SwRI Рэнди Роуз, автор недавно выданного патента на технологию PaSTA. — Любые вибрации могут нарушить процесс, поэтому жесткость конструкции имеет решающее значение. PaSTA стабилизирует солнечные панели, обеспечивая жесткую структуру, необходимую для маневров стыковки космических аппаратов». PaSTA обеспечивает структурный каркас для солнечных панелей, подчеркивая жесткость конструкции после развертывания. Солнечные панели американского заправщика Astroscale раскрываются в четырех с половиной футах от космического аппарата. На других космических аппаратах SwRI каждая панель будет раскрываться на 20 футов и будет собирать в общей сложности 5000 Ватт энергии для космического аппарата, одновременно обеспечивая такую же точность наведения, как и меньший заправщик.
PaSTA использует запатентованную систему взаимосвязанных элементов в фермовой структуре для повышения стабильности и жесткости солнечных батарей. Благодаря этому панели не изгибаются, а растягиваются или сжимаются вдоль своей длины — такой тип нагрузки известен как осевой.
«Традиционная солнечная панель имеет несколько шарнирных секций, составленных как гармошка, которые разворачиваются одна за другой, — говорит Райан Рикерсон, ведущий инженер-механик проекта PaSTA. — Поскольку каждый шарнир работает независимо, развертывание может быть непредсказуемым и может потерпеть сбой, что потенциально приведет к потере космического аппарата. Введение структуры PaSTA в раскладную панель позволяет синхронизировать развертывание соседних секций, а один демпфер способен контролировать скорость развертывания».
Тестирование новых солнечных панелей
Развертывание солнечных панелей может быть сложным для тестирования, поскольку испытания производятся на земле в атмосферных условиях. Большая солнечная панель испытывает аэродинамическое сопротивление воздуха, что не является фактором в космосе. PaSTA решает эти проблемы, синхронизируя способ развертывания панелей, создавая плавное и контролируемое развертывание.
Продолжаются испытания и интеграция солнечных панелей, оснащенных PaSTA, для космического аппарата-дозаправщика в SwRI.
По материалам phys.org
