На привязи: Оригами на орбите
Лес Джонсон (Les Johnson), ученый из NASA, и токийский профессор Хиронори Фудзи (Hironori Fujii) ведут разработку «Системы раскрытия складной плоской привязи» Fortissimo. По их словам, это будет новый метод раскрытия креплений в открытом космосе. С итальянского музыкальный термин «фортиссимо» переводится как «очень сильно»: крепление и вправду будет отличаться высокой прочностью, особенно учитывая его «паутинную» структуру. Длина привязи — до 1 км при толщине 0,05 мм и около 50 мм ширины. «Она похожа на полоску алюминиевой фольги, тонкой, примерно как магнитная лента», — говорит Джонсон. В отличие от предыдущих орбитальных креплений, по большей части округлых на срезе.
Первые испытания в космосе система Fortissimo должна пройти в ходе запуска, запланированного на 2009 г. Тем временем команда профессора Фудзи разрабатывает катушку, на которую лента будет наматываться, примерно как пожарный шланг. Однако не все так просто: по словам японских инженеров, видимо, склонных к созерцанию, это как оригами наоборот: начав со сложенной конструкции, необходимо разложить ее, получив практически прямую ленту. Но и выигрыш велик — по предварительным расчетам, километровая привязь сможет разматываться буквально за пару минут.
Впервые привязи были использованы на орбите в ходе пилотируемых миссий Gemini 11 и Gemini 12 в 1966 г. 20 лет спустя — в 1992 и 1996 гг. — привязь стабилизировала пару космических аппаратов совместной американо-итальянской миссии Tethered Satellite System (TSS). В ходе экспериментов TSS-1 и TSS-1R ученым удалось собрать немало полезной информации, прежде чем миссии перестали действовать — первая из-за заедания привязи, вторая — из-за ее разрыва. Следующей попыткой стал проект NASA ProSEDS, который лег в основу успешных миссий SEDS-1 и SEDS-2. 20-километровая привязь была благополучно размотана из системы, закрепленной на ракете Delta II — однако впоследствии риск продолжения экспериментов для экипажей был признан чересчур высоким, и проект был свернут. Однако другие космические агентства мира продолжали разработку привязных орбитальных систем — в общей сложности было проведено более 20-ти тестовых запусков.
В новом совместном проекте Fortissimo японцы возьмут на себя основной труд по проектированию установки, а американские ученые помогут рассчитать параметры движения длинной привязной ленты и ее взаимодействие с магнитным полем Земли. Последний момент по-своему примечателен. Как в электрогенераторе по движущемуся в магнитном поле металлическому проводу начинает бежать ток, так и в металлической привязи Fortissimo, вращающейся в магнитном поле планеты должен появиться ток силой в 1−3 ампера. Ток зависит также от взаимодействия с ионосферой, активность и толщина которой в разные периоды суток варьируются. При дневном запуске аппарат успеет столкнуться с 10-кратным количеством ионов, в сравнении с ночью.
Взаимодействие привязи с током с магнитным полем и ионосферой будет снижать скорость движения аппарата. Впрочем, при некоторых условиях можно использовать такой эффект для постепенного разгона спутника. Такое небольшое воздействие прикрепленной длинной металлической привязи поможет, к примеру, поддерживать постоянной орбиту МКС — без всяких дополнительных затрат (одно время подобный механизм планировался для станции «Мир»).
Успех привязной системы Fortissimo зависит и от понимания механизмов колебания длинной ленты, от электростатических и других эффектов, которые будут действовать на нее. И прежде чем приступить к экспериментам на орбите, предстоит теоретическое изучение ее поведения, а также опыты в лаборатории, в условиях вакуума и в свободном падении.
Читайте о том, как миссия Rosetta использует гравитационное поле Марса для корректировки своей траектории на пути к комете: «В гости к Марсу», а также об обнаружении на нашем спутнике областей с аномально высокой гравитацией: «"Синяки" на лице Луны».
По сообщению NASA