MIT розробила надувну антену для мініатюрних супутників CubeSat

CubeSat супутники, що складаються з одного, двох або трьох кубічних модулів з боком 10 сантиметрів, широко використовуються для експериментів і аматорських просторових проектів. Вони поставляються на орбіту разом з великим космічним апаратом – їх невеликий розмір і вага роблять їх відносно доступними. Однак це створює проблеми – невелика величина сильно обмежує доступну електричну потужність завдяки недостатньому сонячному майданчику, і низькій швидкості передачі даних на землю над радіоканалом. Потужність мініатюрного передавача і антени досить тільки для роботи біля Землі - вже на геостаціонарній орбіті, швидкість знижується до 10 біт на секунду.

Великі супутники використовують складні антени. Проведено також експериментальні експерименти з використанням надувних антени. Але вони використовували газ в циліндрах і клапанній системі, щоб занурити їх - для крихітних супутників CubeSat, це занадто громіздким. МІТ вирішив взяти інший шлях. Для наплавлення хімічних речовин, які здатні підлімувати (фазний перехід від твердого до газоподібного, обходу рідини) використовуються в просторих умовах, зокрема бензойної кислоти. Антена - повітряна куля, одна сторона якої виготовлена з металургованого Милара і іншої прозорої. За допомогою металевої половинки при нанесенні береться параболічна форма і слугує рефлектором. У вакуумі достатньо тиску близько 10-4 атмосфери, щоб випрямити антени.

Основна загроза цієї антени - мікрометеорити. Після року на орбіті антени діаметром 1 метра буде мати не менше сотні крізь отвори, проколені мікроскопічними метеоритами. Однак їх розміри так дрібні, а тиск всередині антени настільки невеликий, що досить мати тільки невеликий надлишок реагенту для підтримки робочого тиску - тільки один грам бензойної кислоти досить протягом року роботи.

Ще однією проблемою є управління орієнтацією супутника. У найнижчих орбітах, через велику площу і низьку вагу, супутник з антеною буде відчувати себе занадто багато впливу на надзвичайно грубе, але все ще розкриває атмосферу. Гідрогени, які контролюють спрямованість CubeSat, зможуть компенсувати цей ефект тільки на орбітах вище 500 км.

Експерименти та комп'ютерні імітації показали, що надувна антена може збільшити максимальну відстань, на якій буде отримано сигнал з супутника на Землі через сім разів - передача з орбіти місяця і ще далі. У геостаціонарній орбіті швидкість передачі даних може досягати досить гідних 100 кілограмів на секунду.

Надувна антена складається буде займати близько половини модуля CubeSat. Зараз вчені вибирають оптимальну форму структури та реагентів для підлімації. Можна використовувати двокомпонентну суміш - більш активний реагент спочатку перекриває антени кілька разів сильніше, ніж необхідно зберегти форму - це допоможе випрямити складки і домогтися найбільш правильної форми рефлектора. Коли перший компонент випаровується, другий буде підтримувати форму антени при значно меншому тиску. Використання дроту кільця з ефектом пам'яті, розташованим вздовж обхвату рефлектора, також вважається для тієї ж мети.

У журналі Acta Astronautica опубліковано статтю, що описує антени та перші результати експериментів.



Джерело: habrahabr.ru/post/217539/