Pokročilé systémy pro sluneční plachetnice

NASA vyvíjí nové rozkládací struktury, technologie a materiály, které by mohly sloužit budoucím slunečním plachetnicím k nízkonákladovým kosmickým misím. Stejně jako je klasická plachetnice poháněna větrem, který se opírá do plachty, sluneční plachetnice využívají k pohonu tlaku slunečního záření. Nepotřebují tedy klasické pohonné látky. NASA proto v rámci mise ACS3 ( Advanced Composite Solar Sail System) hledá možnosti kompozitních materiálů. Jde o kombinaci materiálů s různými vlastnostmi, které by mohly vytvořit lehké nosníky vysouvané z CubeSatu. Data získaná z mise ACS3 budou přímo využita v návrzích budoucích kompozitních systémů slunečních plachetnic. Ty mohou být využity třeba jako včasná výstraha před extrémy kosmického počasí, hledání blízkozemních planetek, přenosu dat a jednou třeba najdou uplatnění i v pilotovaných misích.

Hlavním úkolem programu ACS3 je demonstrovat úspěšné rozložení kompozitního nosníku sluneční plachetnice na nízké oběžné dráze. Po dosažení oběžné dráhy má tento CubeSat vyklopit své fotovoltaické panely a poté začne rozkládat svou sluneční plachtu pomocí čtyř nosníků, které tvoří úhlopříčky této čtvercové plachty a po plném roztažení dosahují délky zhruba 7 metrů. Po zhruba 20 – 30 minutách, kdy bude plachta plně natažena, bude mít jedna její strana délku zhruba 9 metrů. Soubor kamer bude pořizovat snímky z procesu rozkládání antény a vyfotí i výsledek, aby bylo možné vyhodnotit její tvar.

plachetnice
Animace rozkládání sluneční plachty z CubeSatu ACS3
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Plachty při misi ACS3 jsou připojeny k tělu CubeSatu pomocí zmíněných nosníků. Tyto kompozitní díly se vyrábí z polymerního materiálu, který je ohebný a vyztužený uhlíkovými vlákny. Takový kompozit může být navinut pro kompaktní uložení, ale po rozvinutí si zachovává pevnost a nízkou hmotnost. Je také poměrně tuhý a odolný proti uhýbání a kroucení vlivem změn teplot. Sluneční plachetnice mohou fungovat nekonečně dlouho – limituje je pouze odolnost materiálu vůči okolnímu prostředí a také výdrž palubní elektroniky. Mise ACS3 má také vyzkoušet inovativní způsob rozkládání nosníku založený na páskové cívce, který minimalizuje možnost zaseknutí navinutého nosníku během rozkládání.

Zájem o sluneční plachtění jakožto alternativu k chemickému a elektrickému pohonu stále roste. Použití slunečního svitu k pohonu malých družic namísto využívání omezeného množství pohonných látek by bylo výhodné pro mnoho různých typů misí a také nabízí velkou flexibilitu z hlediska designu družic a sond, aby NASA efektivněji dosáhla stanovených úkolů daných misí.

Úkoly mise ACS3

Demonstrovat úspěšné rozvinutí kompozitního nosníku i sbalené plachty a souvisejících systémů na nízké oběžné dráze Země.
Vyhodnotit účinnost tvaru a návrhu sluneční plachty.
Charakterizovat funkčnost tahu plachetnice v době, kdy bude postupně měnit svou dráhu.
Sbírat data o chování plachty – údaje se budou hodit při návrhu větších a komplexnějších systémů.

Rychlá fakta

Jde o první použití kompozitních nosníků i metody sbalení plachty pro sluneční plachetnici na oběžné dráze.
Kompozitní nosník je o 75% lehčí a zažívá 100× menší tepelné narušení (změny tvaru vlivem tepla) než dříve vypouštěné kovové výsuvné nosníky.
Sluneční plachta je navržena tak, aby se vešla do 12U CubeSatu, který měří zhruba 23 × 23 × 34 centimetrů, je tedy o trochu větší než toustovač.
Technologie kompozitního nosníku použitá na misi ACS3 půjde v budoucnu využít pro plachty do plochy 500 metrů čtverečních, což odpovídá ploše basketbalového hřiště. Ve vývoji jsou však již navazující technologie kompozitních nosníků, které umožní sluneční plachetnice s plochou až 2 000 metrů čtverečních.
Mise ACS3 má odstartovat nejdříve v polovině roku 2022.

Partneři
Langley Research Center (Hampton, stát Virginia) navrhuje rozložitelný kompozitní nosník a systémy sluneční plachty pro misiACS3
NanoAvionics (Columbia, stát Illinois) navrhuje a staví 12U CubeSat pro tuto misi
Ames Research Center (Silicon Valley, stát Kalifornie) spravuje misi ACS3 a bude dohlížet na finální integraci sluneční plachetnice a CubeSatu
Santa Clara University’s Robotics Systems Lab (Santa Clara, stát Kalifornie) poskytne provozní podporu mise
Program Small Spacecraft Technology realizovaný v rámci ředitelství NASA pro kosmické technologické mise financuje projekt ACS3
Game Changing Development program v rámci ředitelství NASA pro kosmické technologické mise vyvíjí technologii pro rozvinutí kompozitního nosníku

Přeloženo z: https://www.nasa.gov/

autor: Dušan Majer

Převzato z Kosmonautix.cz, upraveno

Za obří explozi může magneto-rotační hypernova

Asi před 13 miliardami let došlo v Mléčné dráze k extrémní události, výbuchu řádově silnějšímu …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close