Previous Entry Share Next Entry
Роза на МКС
smoliarm
 Но это не та роза :)
Это - ROSA, Roll Out Solar Array, или по-русски - "самораскатывающаяся солнечная панель". Вот такая:


Это небольшой, но интересный эксперимент, и стоит о нём рассказать хотя бы потому, что он является хорошим примером ответа на вопрос "А зачем вообще нужна эта МКС?".
Так вот, она нужна именно для разработок типа ROSA, поскольку испытать эту разработку и проверить конструкцию можно ТОЛЬКО в невесомости.
Принцип действия этой "раскрывушки" напоминает детскую игрушку Уйди-Уйди - с той разницей, однако, что дуть тут никуда не надо: ROSA раскрывается (раскатывается) сама, как только отпущены рестрэйны. Это достигается за счёт хитрой комбинации гибких и жестких сегментов полотнища Розы. Суть же этой конструкции заключается в том, что (во-первых) не нужны моторы-актюаторы-энергия для раскрытия панели и (во-вторых) сама панель очень легкая. По сравнению с крыльями МКС - у Розы получается выигрыш по отношению *киловатты на килограмм* почти в ДЕСЯТЬ раз.

Вот как выглядит ROSA (обведена красным овалом) в багажнике Дракона:


А это Декстер, который эту Розу будет извлекать:


Ну и собственно процесс - Роза распусткается:







В таком виде ROSA пробудет неделю - за это время будет выполнен комплекс механических и электронных экспериментов и тестов - для того, чтобы экспериментальная конструкция стала рабочей. А нужна она, в частности, и для полёта на Марс - именно такой источник энергии необходим для реализации БЫСТРОЙ схемы перелёта с ионными двигателями (60 дней вместо 300, примерно так).

Кому интересны технические подробности:
Описание на ePortal
и
патентное описание.

Этот же пост на Дриме http://smoliarm.dreamwidth.org/310308.html

  • 1
>не нужны моторы-актюаторы-энергия для раскрытия панели и (во-вторых) сама панель очень легкая

Удивился. А что мешало использовать пружины для раскрытия "традиционных" (пластинчатых) СБ? Они же раскрываются один раз, а т.к. сопротивления воздуха нет и время раскрытия не очень критично, пружины могут быть слабыми (только чтобы преодолеть трение в шарнирах), а значит компактными и лёгкими.

>>А что мешало использовать пружины для раскрытия
- Ничего :)
Но это всё ВНЕШНИЕ устройства (по отношению к несущей панели).
Здесь же все эти "пружины" являются частью самой "панели".

Кстати, конкретно пружины не используются (насколько я знаю) в солнечных панелях как актюаторы - от них трудно добиться полной синхронности и полной симметричности усилий. А поскольку вся конструкция - легкая и нежная - то несинхронные/несогласованные силы её легко клинят или повреждают. Что, собственно, и произошло недавно на Ресурсе и двух Союзах.

не совсем понимаю

как можно использовать актуатор или привод подобного типа для раскрыва СБ на современных иСЗ они ведь по 3+ панелей и по длине под 6+ метров
например:
http://spaceflight101.com/ariane-5-va229/eutelsat-65-west-a/

так же не понимаю важности именно синхронности при раскрыве СБ.. Это ведь практически первая начальная операция после отделения от РН, колебания не так важны, все равно потом ИСЗ сориентируют..

Оно обратно складываться умеет? Если да - то как бы ответ очевиден.

фото № 3, 4, 5, 6.

Как это хрупко и уязвимо выглядит в океане космоса... по сравнению с изящными, округло-неприступными и страстно мобильными «летающими тарелочками и сигарами» визитеров, нередко гостюющих в «предкосмосе» земной орбиты...

Re: фото № 3, 4, 5, 6.

С детства мечтал увидеть в небе что-то эдакое, необъяснимое, загадочное и инопланетное.
Сороковой год живу - и так и не увидел ничего, что нельзя было бы объяснить деятельностью человека или естественными оптическими эффектами. Даже по "уфологическим местам" пару раз ездил - ноль.
Они меня избегают :)

Re: фото № 3, 4, 5, 6.

Как говорится, — какие ваши годы!)))

Правда мне повезло приблизительно именно в таком возрасте, но единожды: в Крыму (пос. Рыбачье) средь бела дня на пляже. А мужу повезло больше: второй раз он увидел (и даже до сих пор имеются где-то фотки) зимой у нас в заполярье, будучи на работе, на метеостанции.

> он является хорошим примером ответа на вопрос "А зачем вообще нужна эта МКС?"

Вообще-то не является. Для тестирования чего-то в невесомости можно просто запустить на орбиту корабль с этой панелью. Если обязательно нужны люди зачем-то, то пилотируемый корабль.

>>Вообще-то не является.
- является. Но, очевидно, не для вас. Вы очень упрямы, это я уже понял :)

>>Для тестирования чего-то в невесомости можно просто запустить на орбиту корабль с этой панелью.
- Нет, не получится:
Для ТЕСТИРОВАНИЯ экспериментальной конструкции необходима в данном случае НЕ ТОЛЬКО невесомость, но и целый комплекс приборов и механизмов.
В корабль не влезет, даже в Шаттл :)
Если вы решили, что *тест* заключается в "просто посмотреть - раскроется или нет",
то вы ошибаетесь, суть этих тестов и экспериментов совершенно другая.
Надо выяснить не "работает или нет?", но "КАК работает эта конструкция? - хорошо? - насколько хорошо? - или плохо? - в чём именно? в каких условиях?
Для ответа на эти (и многие другие) вопросы нужны ИЗМЕРЕНИЯ на приборах, которые организованы в лабораторию. Приборы эти, кстати, довольно простые и общие (common lab equipment) - амперметры, акселерометры, частотомеры и т.п. - и их можно использовать в МАССЕ других экспериментов.

>>Если обязательно нужны люди зачем-то...
- смешное слово "зачем-то" - здесь, в этом контексте.
:)
Человек в такой работе нужен ОБЯЗАТЕЛЬНО.
Профессор - не обязателен, он может посмотреть результаты потом (на Земле, дома, в метро, на море...), проанализировать их и составить программу для нового этапа.
А вот квалифицированный лаборант/техник/инженер - НЕОБХОДИМ на месте, в лаборатории.
Потому что подробную программу (т.е., циклограмму для безмозглого автомата) составить заранее, не зная результатов промежуточных опытов - НЕВОЗМОЖНО.
Даже в заводской лаборатории, где поток анализов и сплошная рутина - всё равно нужен квалифицированный лаборант. А уж в научной лаборатории (или в R&D) - без человека не обойтись.

В моем понимании

МКС здесь дает экономию времени и денег.
Оговорюсь, если не предусмотрены выходы человека к этой РОЗЕ и манипуляции "руками" с ней.
Если это так, то аналогичный тест(ы) можно провести и на беспилотном КА - что управлять Розой с борта МКС, что из ЦУПа разницы никакой..
Но вот стоимость запуска и время подготовки отдельного ИСЗ под эти тесты явно проигрывает по сравнению с экспериментом на МКС..
И есс но если в планах стоит вернуть кусочек СБ на землю дабы посмотреть деградацию материала панели, то конечно альтернативы МКС вообще нет..

> Вы очень упрямы, это я уже понял :)

Моя жена то же самое говорит :)

> целый комплекс приборов и механизмов.В корабль не влезет, даже в Шаттл :)
> Приборы эти, кстати, довольно простые и общие (common lab equipment) - амперметры, акселерометры, частотомеры и т.п. - и их можно использовать в МАССЕ других экспериментов.

Перечисленные приборы компактны и имеют малую массу. Что именно не влезет в что-то аля Шаттл?

ого)). это ж ближний свет почти. А что с ионными двигателями. Есть опытные образцы?

//А что с ионными двигателями. Есть опытные образцы?
Первые ионные (плазменные) двигатели полетели в космос еще в 1971 году
//В 1971 году в системе коррекции советского метеорологического спутника «Метеор» работали два стационарных плазменных двигателя разработки Института атомной энергии им. И. В. Курчатова и ОКБ Факел, каждый из которых при мощности электропитания ~ 0,4 кВт развивал тягу 18—23 мН и скорость истечения свыше 8 км/с. РД имели размер 108×114×190 мм, массу 32,5 кг и запас РТ (сжатый ксенон) 2,4 кг. Во время одного из включений один из двигателей проработал непрерывно 140 ч.

Вообще-то ионные двигатели стоят в большинстве КА, которым требуется хотя бы периодическая коррекция орбиты. И 8км/с - это прошлый век.
Вопрос в другом - есть ли ионные двигатели достаточной мощности, чтобы довести до Марса многосоттонный аппарат Маска?

Ну, не совсем так "в большинстве". Большинства вроде ещё нет :)
Компании, которые делают гидразиновые двигатели коррекции, благоденствуют :)
Но используются ионные двигатели действительно давно, и довольно широко.

Что касается конкретных разработок, посмотрите "NASA Evolutionary Xenon Thruster (NEXT)" и ещё - "Annular Engine Technology".

Вот прошлогодний обзор по перспективам SEP (solar electric propulsion) в применении к полёту на Марс:
http://www.spaceflightinsider.com/missions/human-spaceflight/solar-electric-propulsion-nasas-engine-mars-beyond/

А Маск собирается на ионниках летать?

В полёте многосоттонного аппарата Маска маршевые Рапторы используются как минимум пять или шесть раз:

1) Взлёт с земли (как вторая ступень)
2) Разгон к Марсу
3) Посадка на Марс
4) Взлёт с Марса
5) Разгон к Земле (может быть объединено со взлётом, без промежуточной орбиты)
6) Посадка на Землю

Для четырёх из этих шести операций ионники непригодны в принципе. Для полёта назад в принципе пригодны, но запас ксенона придётся тащить с собой (в отличие от метана который планируется производить на месте) и устраивать заправочную станцию на марсианской орбите.

>>Первые ионные (плазменные) двигатели полетели в космос еще в 1971 году
- вообще-то даже раньше:
Спутник SERT-1 с "electrostatic ion thrusters" был запущен НАСА в 1964 году.
В продолжение экспериментов по "electric propulsion" был запущен SERT-II в 1970 году.

Интересно, какое ускорение потребуется для такой схемы перелёта.
Если оно будет одного порядка с земным g, это же будет мечта космонавта - искусственная гравитация на борту :)

Нет, гораздо меньше. Вот простенький пример из моего коммента выше:

>>Для того, чтобы сообщить вашему кораблю ускорение 0.005 м/с2, нужна тяга всего 5 Н на каждую тонну корабля.
>>Ежё раз - 5 ньютонов, то есть 0.5 килограм-силы. Но - если вы имеете такое ускорение (5 миллиметров в сек. в квадрате)
>>в течение месяца - вы получаете в итоге прирост скорости ок 13 км/сек.
>>То есть, вы более чем удвоили свою исходную скорость (что была при входе на escape trajectory).

- здесь использована даже не формула Циолковского, а школьная delta_V = a*delta_t, поскольку масса ксенона мала по сравнению с массой корабля.

Чтобы создать подобие земной гравитации нужна тяга того же порядка, что и масса корабля. Таких ионных двигателей пока что нет - и неизвестно когда будут :)
А вот двигатели с тягой в 5 Н - уже есть и вполне работают.
НО - такой двигатель требует сотен киловатт. Это примерно вся МКС, и это слишком много - и по размеру, и по весу.
Но МКС - это конструкция 95-го года. Сейчас есть и гораздо более эффективные солнечные элементы, и гораздо более легкие материалы.
И конструкция ROSA - это тоже большой шаг именно в том направлении.

отработала панель - отстрелили

Свернуть обратно по плану не удалось, поэтому воспользовались встроенным механизмом отстрела панели.
Про размеры и массу панелей:
“The problem is these traditional methods are bulky and they tend to be heavy, and we just can’t make them any bigger,” said Jeremy Banik, ROSA’s principal investigator at the Air Force Research Laboratory at Kirtland Air Force Base, New Mexico. “That’s what it comes down to. ROSA solves this problem by reducing mass by 20 percent and reducing stowed volume by 400 percent over these traditional approaches.”

https://spaceflightnow.com/2017/06/30/prototype-solar-array-jettisoned-as-dragon-capsule-prepares-for-trip-home/

Re: отработала панель - отстрелили

Судя по видео ее разворачивали-сворачивали много раз: https://www.youtube.com/watch?v=CEkX_LKsaY0

Может, до конца не удалось свернуть...

Re: отработала панель - отстрелили

Если я правильно понял - не сработал замок на запирание. То есть, открыться от открылся - когда её разворачивали, а вот обратно не заперся.

  • 1
?

Log in