Двухлопастный солнечный парус, развертываемый с помощью центробежных сил: 1 – концевая масса, 2 — катушка с намотанной светоотражающей лентой и электромагнитным тормозом, 3 – центральное тело, 4 – тонкоплёночный солнечный парус
«Парус-МГТУ» — научно-образовательный космический эксперимент на борту международной космической станции (МКС), в котором отрабатывается перспективная технология освоения космического пространства – солнечный парус.
Солнечный парус – это движитель, работающий на эффекте давления электромагнитного излучения Солнца. Он позволяет совершать межорбитальные и даже межпланетные перелёты без затрат рабочего тела (топлива).
Солнечный парус, отрабатываемый в проекте, является бескаркасной тонкоплёночной конструкцией, жёсткость которой обеспечивается за счёт вращения паруса вокруг оси симметрии. Предложена концепция двухлопастного роторного солнечного паруса, которая обладает рядом преимуществ по сравнению с другими типами солнечных парусов – простота, возможность сворачивания паруса и др.
Основная задача космического эксперимента – отработка технологии развёртывания солнечного паруса.
Для этого с борта Международной космической станции космонавтом с помощью специального пускового устройства запускается космический аппарат массой 1 кг. После запуска на наноспутнике раскрывается солнечый парус, при этом осуществляется фотографирование его формы и регистрация другой научной информации. После раскрытия научные данные с использованием бортового радиопередатчика передаются в центр управления полётом малых космических аппаратов МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Для запуска наноспутника космонавтом разработано специальное пусковое устройство, монтируемое на внешнюю поверхность МКС. Пусковое устройство обладает уникальной особенностью — обеспечиваются очень низкие (менее 0,5 º/с) поперечные угловые скорости наноспутника после отделения.
Схема запуска наноспутника с МКС
Макет наноспутника и основные характеристики
Внутренняя компоновка наноспутника
Пусковое устройство для запуска наноспутника космонавтов с МКС
Текущее состояние
Опытный образец научной аппаратуры «Парус»
В настоящее время завершены проектно-конструкторские работы, проведена экспериментальная отработка — конструкторско доводочные испытания опытных образцов, изготовлены лётных образцы научной аппаратуры: пускового устройства и космического микроаппарата. Аппаратура доставлена на МКС, запуск запланирован во время ВКД-61 26 октября 2023 года в 02:20 мск.
Частота приёма 437,2 МГц, MSK, ширина полосы 15 кГц, битрейт 12000 бит/с.
Работы по данному проекту проводятся в рамках долгосрочной программы научных и прикладных исследований на российском сегменте Международной космической станции и финансируются ГК «Роскосмос».
Образовательный эффект
Данный проект отличается значительной образовательной составляющей – все проектно-конструкторские работы, управление и организация работ осуществляются коллективом студентов и аспирантов МГТУ им. Н.Э. Баумана. Накопленные знания, документация, опыт, материальная часть используются для обогащения учебных курсов.
Внедрение и практическое использование результатов
Проект находится в стадии разработки, однако результаты, полученные в процессе разработки, уже были использованы:
- для обогащения учебных курсов МГТУ им. Н.Э. Баумана; в частности, введена новая дисциплина «Проектирование малых космических аппаратов», основанная на опыте, полученном в процессе разработки КЭ;
- для повышения квалификации преподавательского состава МГТУ им. Н.Э. Баумана, разнообразия тем курсовых и дипломных проектов.
- для разработки студентами МГТУ им. Н.Э. Баумана унифицированного модуля двухлопастного солнечного паруса «Одуванчик», соответствующего стандарту «CubeSat»; данная разработка в 2016 г была удостоена первой премии на международных студенческих соревнованиях SSIDC.
- подготовлена к защите одна кандидатская диссертация.
Разрабатываемая технология двухлопастного роторного солнечного паруса может быть использована в коммерческих целях для создания наноспутниковых низкоорбитальных группировок (аналог: PlanetLab) благодаря возможности построения группировок на орбитах выше 500 км, где разведение аппаратов за счёт изменения ориентации аппарата несферической формы (что используется PlanetLab) перестаёт существенно влиять на параметры орбиты из-за резкого падения плотности атмосферы. Применение же орбитальных группировок с высотой орбиты более 500 км позволит значительно повысить баллистический срок жизни наноспутников (до 5 и более лет).
Также данная технология может быть использована в коммерческих целях для принудительного пассивного (не требующего управления) сведения нано- и микроспутников с орбиты после окончания срока службы.
