Southwest Research Institute (SwRI) разработала технологию для жёсткой фиксации выдвижных конструкций на космических аппаратах, что позволяет осуществлять автономную стыковку космических аппаратов.
В настоящее время SwRI интегрирует технологию Parallelogram Synchronized Truss Assembly (PaSTA) с солнечными батареями на космическом аппарате Astroscale U.S. Refueler. Команда также разрабатывает две различные выдвижные стрелы с использованием технологии PaSTA для другого космического аппарата, который разрабатывает SwRI.
Астромасштабный американский заправщик
Astroscale U.S. Refueler — это 300-килограммовый космический аппарат, который станет первым, кто проведёт операции по дозаправке гидразином выше геостационарной орбиты для Космических сил США (USSF), и первой в истории миссией по дозаправке на орбите, поддерживающей актив Министерства обороны США. SwRI заключила контракт с Astroscale U.S. на создание, интеграцию и тестирование заправщика для USSF. Для стыковки с другими аппаратами в космосе космическому аппарату требуется точное наведение, что требует жёсткой выдвижной солнечной батареи для обеспечения его движения.
«В космосе нет ухабов, поэтому гибкие батареи обычно не создают проблем — если только не требуется точное управление и стабильность для стыковки», — сказал инженер института SwRI Рэнди Роуз, автор недавно выданного патента на технологию PaSTA. «Любые вибрации могут нарушить процесс, поэтому жёсткость конструкции имеет решающее значение. PaSTA стабилизирует солнечные батареи, обеспечивая жёсткость конструкции, необходимую для манёвров стыковки космических аппаратов».
Технология PaSTA
PaSTA обеспечивает структурную основу для солнечных панелей, придавая жёсткость конструкции после развёртывания. Солнечные батареи Astroscale U.S. Refueler простираются на четыре с половиной фута от космического аппарата. На других космических аппаратах SwRI каждая панель будет простираться на 20 футов и в совокупности будет генерировать 5000 ватт мощности для космического аппарата, обеспечивая при этом такое же точное наведение, как и для меньшего космического аппарата-заправщика.
«Астромасштабный американский заправщик выполняет то, что сложно для космических аппаратов: автономную стыковку с другими космическими аппаратами», — сказал Райан Рикерсон, руководитель отдела выдвижных конструкций SwRI и ведущий инженер-механик по PaSTA. «Для успешной стыковки все выдвижные конструкции должны иметь минимальную собственную частоту, чтобы сдерживать вибрации. Это просто невозможно при традиционной конструкции солнечных батарей».
PaSTA использует запатентованную систему взаимосвязанных элементов в ферменной конструкции для повышения стабильности и жёсткости солнечных батарей. В результате панели не изгибаются. Вместо этого они растягиваются или сжимаются вдоль своей длины, что называется осевой нагрузкой.
«Традиционная солнечная батарея имеет несколько шарнирных панелей, сложенных гармошкой, которые раскрываются одна за другой», — сказал Рикерсон. «Поскольку каждая петля работает независимо, развёртывание может быть трудно предсказуемым и может привести к сбоям, что потенциально может привести к потере космического аппарата. Внедряя структуру PaSTA в выдвижную решётку, расширение соседних панелей синхронизируется, и один демпфер может контролировать скорость развёртывания».
Развёртывание солнечных батарей может быть сложным для тестирования, поскольку испытания проводятся на земле в атмосферных условиях. Большая солнечная панель испытывает сопротивление воздуха, которого нет в космосе. PaSTA решает эти проблемы, синхронизируя способ развёртывания панелей, создавая плавное, контролируемое развёртывание.
Испытания и интеграция оснащённых PaSTA солнечных батарей для космического аппарата-заправщика в настоящее время проводятся в SwRI.
Предоставлено Southwest Research Institute