CC BY
15<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 629.783
НАЗЕМНАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОТРАБОТКА РАСКРЫВАЮЩЕГОСЯ СОЛНЕЧНОГО ОТРАЖАТЕЛЯ ДЛЯ НАНОСПУТНИКА «МАЯК» КЛАССА CUBESAT
А. Ю. Шаенко, М. С. Белокосков, М. П. Лавров, Д. И. Ефремов, А. М. Александров
Московский политехнический университет Российская Федерация, 107023, г. Москва, ул. Большая Семеновская, 38 E-mail: ark4110@gmail.com
Приводятся результаты изготовления и испытаний двух вариантов исполнения каркаса солнечного отражателя кубсата «Маяк» на основе пневматической конструкции и на основе упругих деформируемых металлических профилей. В ходе сравнительных испытаний двух представленных вариантов к реализации на космическом аппарате «Маяк» рекомендован вариант на основе упругих деформируемых металлических профилей.
Ключевые слова: крупногабаритная раскрывающаяся космическая конструкция, солнечный отражатель, проект «Маяк», Cubesat, кубсат.
GROUND TESTS OF DEPLOYABLE SOLAR REFLECTOR FOR MAYAK CUBESAT
А. Yu. Shaenko, M. S. Belokoskov, M. P. Lavrov, D. I. Efremov, A. M. Alexandrov
Moscow Polytechnic University 38, Bolshaya Semenovskaya Street, Moscow, 107023, Russian Federation E-mail: ark4110@gmail.com
This paper presents results of ground tests of Mayak cubesat solar reflector design - with pneumatic and thin-walled furlable support structures. Only furlable support structure has successfully passed through comparison tests and has been recommended for practical realization.
Keywords: deployable space structures, solar reflector, Mayak project, Cubesat.
Космические аппараты нано-класса, выполненные в формате «кубсат» (CubeSat) [1], все шире применяются и для коммерческих приложений, и для обучения студентов и школьников, а также для научных исследований [2].
Формат кубсата вместе с облегчением возможности интеграции космического аппарата (КА) на ракету-носитель (РН) накладывает ряд ограничений на геометрические размеры, массу и состав бортового оборудования, что не позволяет использовать на борту токсичные и взрывоопасные вещества и сосуды высокого давления.
Кубсат «Маяк» [3], разрабатываемый в Московском политехническом университете и допущенный к запуску на РН «Союз-2.1а» попутной полезной нагрузкой совместно КА «Канопус-В-ИК», выполнен в соответствии с описанными требованиями. Цель его создания - популяризация космической деятельности среди молодежи России и мира путем привлечения к практическому созданию спутников, а также выполнение ряда научных и технологических экспериментов. Полезной нагрузкой «Маяка» является раскрываемый солнечный отражатель, представляющий собой в рабочем положении правильный тетраэдр с ребром 3 метра, состоящий из каркаса и светоотражающей пленки.
В ходе работ по проекту «Маяк» было предложено два варианта исполнения раскрывающегося каркаса -пневматический и механический.
В случае пневматического каркаса ребра формируются из замкнутых полостей, заполняемых газооб-
разными продуктами термического разложения карбоната аммония, смесью углекислого газа, аммиака и воды. Данный реагент нетоксичен, что позволяет использовать его на борту кубсата.
В случае механического каркаса ребра формируются из упругих деформируемых профилей с незамкнутым сечением, способных уплощаться при приложении сжимающей нагрузки поперек продольной оси профиля. Подобный принцип построения раскрывающихся космических конструкций широко применяется на практике, например, он использовался для создания каркаса солнечного паруса на космическом аппарате LightSail-1 [4].
Результаты испытаний позволили выявить следующие недостатки пневматической конструкции каркаса:
- газообразные продукты разложения карбоната аммония после попадания в замкнутую полость пневматического каркаса охлаждаются и испытывают обратное химическое превращение в твердое вещество, не создавая давления;
- материал, используемый для создания пневматического каркаса, серийно выпускаемая полиэтиленте-рефталатная пленка ПЭТ, К, ОА 5x600, обладает существенной микропористостью. В большинстве случаев данный материал используется для создания матов экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ), где наличие пор в материале является скорее преимуществом, однако это свойство не позволило использовать указанный материал для создания каркаса КА «Маяк».
"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
Несмотря на более высокий коэффициент укладки пневматической конструкции, к реализации на космическом аппарате был принят вариант каркаса на основе упругих деформируемых профилей.
Каркас выполнен в виде трех упругих профилей, в транспортном положении намотанных на общий барабан параллельно друг другу со смещением. Барабан шарнирно закреплен внутри корпуса каркаса, представляющего собой прямоугольный параллелепипед с размерами 100 х 100 х 75 мм. Концы профилей выпущены за пределы корпуса через три профилированных отверстия таким образом, чтобы профили при полном сходе с барабана образовали три ребра правильного тетраэдра со стороной 3 м. Перевод каркаса из транспортного положения осуществляется за время не более 3 минут, при этом потребляемая мощность составляет не более 5 Ватт.
По итогам сравнительных испытаний двух вариантов раскрывающегося каркаса отражателя к практической реализации на космическом аппарате «Mаяк» был принят механический каркас из упругих деформируемых профилей с незамкнутым сечением.
Библиографические ссылки
1. CubeSat Design Specification Rev. 13. California State Polytechnic University. Источник проверен 04.09.201. URL: http://cubesat.org/images/ developers/cds_ rev13_final2.pdf.
2. Cohen Barbara A., Sellar R. G., Staehle R. et al., eds. (2013). Lunar Flashlight: Mapping lunar surface volatiles using a CubeSat (PDF). Annual Meeting of the
Lunar Exploration Analysis Group (2013). NASA -SSERVI.
3. Шаенко А. Ю., Белокосков M. С., Недогарок A. A., Шпотя Д. А. Раскрывающийся солнечный отражатель для наноспутника «Маяк» класса Cubesat // Решетнев-ские чтения. 2015. Т. 1, № 19. С. 143-144.
4. The Planetary Society. Projects: LightSail-Solar Sailing. Источник проверен 04.09.2015. URL: http://www.planetary.org/programs/projects/solar_sailing/ lightsail1.html.
References
1. CubeSat Design Specification Rev. 13. California State Polytechnic University. Retrieved 04.09.2015. URL: http://cubesat.org/images/developers/ cds_rev13_final2.pdf
2. Cohen Barbara A., Sellar R. G., Staehle R. et al., eds. (2013). Lunar Flashlight: Mapping lunar surface volatiles using a CubeSat (PDF). Annual Meeting of the Lunar Exploration Analysis Group (2013). NASA -SSERVI.
3. Shаenko A. Yu., Belokoskov M. S., Nedogarok A. A., Shpotya D. A. Deployable solar reflector for Mayak cubesat. Reshetnev readings, 2015. Vol. 1, № 19. P. 143-144.
4. The Planetary Society. Projects: LightSail-Solar Sailing. Retrieved 04.09.2015. URL: http://www.planetary. org/programs/projects/solar_sailing/lightsail1.html.
© Шаенко А. Ю., Белокосков M. С., Лавров M. П., Ефремов Д. И., Александров А. М., 2016
УДК629.09:629.78
РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОНАСОСНОГО АГРЕГАТА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА БАЗЕ МОДИФИКАЦИИ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ДВИГАТЕЛЯ
3. А. Юдина, А. А. Логанов, Д. Б. Усманов
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: office@iss-reshetnev.ru
Описана разработка двухступенчатого электронасосоного агрегата космического аппарата за счет модификации существующего двигателя.
Ключевые слова: электронасосный агрегат, система терморегулирования.
DEVELOPING SPASECRAFT ELECTRIC PUMP UNIT BY MODIFYING AN EXISTING ENGINE
Z. A. Yudina, A. A. Loganov, D. B. Usmanov
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: office@iss-reshetnev.ru
The research focuses on development of a two-stage spacecraft electric pump unit by modifying an existing engine.
Key words: electric pump, thermal control system.
Обеспечение теплового режима космического ап- тема терморегулирования. Жидкостная система тер-парата (КА) - одно из решающих условий его надеж- морегулирования состоит из электронасосного агре-ного функционирования. Эту задачу выполняет сис- гата (ЭНА) и жидкостного контура теплоносителя.
