stringtranslate.com

Ионно-лучевой пастух

Ионно-лучевой пастух (ИБС) выводит с орбиты космический мусор

Пастух ионного пучка ( IBS ) — это концепция, в которой орбита и/или положение космического корабля или обычного орбитального тела изменяются с помощью луча квазинейтральной плазмы, падающего на его поверхность, чтобы создать силу и/или крутящий момент на цели. Ионные и плазменные двигатели, обычно используемые для приведения в движение космических кораблей, могут использоваться для создания коллимированного плазменного/ионного пучка и направления его на тело. Тот факт, что луч может быть сгенерирован на космическом корабле «пастух», размещенном вблизи цели без физического прикрепления к последней, обеспечивает интересное решение для космических приложений, таких как удаление космического мусора, отклонение астероидов и космические перевозки в целом. Технический университет Мадрида ( UPM ) изучает эту концепцию [1] путем разработки аналитических и числовых моделей управления в сотрудничестве с группой передовых концепций Европейского космического агентства. Концепция также была предложена независимо JAXA и CNES .

Как это работает

Сила и крутящий момент, передаваемые цели, возникают из импульса, создаваемого ионами плазмы (обычно ксенона), которые разгоняются до нескольких десятков километров в секунду ионным или плазменным двигателем. Ионы, достигающие поверхности цели, теряют свою энергию после ядерного столкновения в подложке материала цели. Для того чтобы поддерживать постоянное расстояние между целью и космическим кораблем-пастухом, последний должен нести вторичную двигательную систему (например, другой ионный или плазменный двигатель), компенсирующую силу реакции, создаваемую направленным ионным пучком.

Приложения

Эта концепция была предложена в качестве возможного решения для активного удаления космического мусора, [2] [3] [4] [5], а также для точного отклонения угрожающих Земле астероидов. [6] В дальнейшем эта концепция может сыграть важную роль в таких областях, как космическая мобильность, транспортировка, сборка крупных орбитальных инфраструктур и захват небольших астероидов на околоземной орбите.

Контроль

Углы расхождения пучка ионных и плазменных двигателей, обычно превышающие 10 градусов, требуют, чтобы пастух летел на расстоянии не более нескольких диаметров цели, если необходимо достичь эффективного перекрытия пучка. Наведение и управление полетом в сближении [7] , а также предотвращение столкновений являются одними из наиболее важных технологических проблем концепции.

Ссылки

  1. ^ К. Бомбарделли и Х. Пелаес, «Система изменения положения и действия cuerpos на орбите для среднего спутника», номер патента P201030354. Представлено в Патентном ведомстве Испании 11 марта 2010 г. Заявка на патент PCT PCT/ES2011/000011.
  2. ^ C. Bombardelli и J. Peláez, «Ion Beam Shepherd for Contactless Space Debris Removal», Journal of Guidance, Control, and Dynamics, т. 34, № 3, май–июнь 2011 г., стр. 916–920. http://sdg.aero.upm.es/PUBLICATIONS/PDF/2011/AIAA-51832-628.pdf Архивировано 9 марта 2012 г. на Wayback Machine
  3. ^ С. Китамура «Перемещение большого космического мусора с помощью ионного облучения», 61-й Международный астронавтический конгресс, Прага, Чешская Республика, доклад IAC-10.A6.4.8, сентябрь 2010 г.).
  4. ^ C. Bonnal, JM Ruault, P. Bultel и MC Desjean, «Высокие требования к эксплуатационному деорбитальному аппарату для удаления космического мусора», 61-й Международный астронавтический конгресс, Прага, Чешская Республика, доклад IAC-10.A6.4.5, сентябрь 2010 г.).
  5. ^ В.С. Асланов, А.С. Ледков, «Установочное движение цилиндрического космического мусора при его удалении ионным пучком», Математические проблемы в машиностроении, т. 2017, идентификатор статьи 1986374, 7 страниц, https://www.hindawi.com/journals/mpe/2017/1986374/
  6. ^ C. Bombardelli и J. Peláez, «Ion Beam Shepherd for Asteroid Deflection», Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 34, No. 4, July–August 2011, pp. 1270–1272, http://sdg.aero.upm.es/PUBLICATIONS/PDF/2011/AIAA-51640-157.pdf Архивировано 1 августа 2020 г. на Wayback Machine
  7. ^ А. Алпатов, С. Хорошилов и К. Бомбарделли «Относительное управление спутником Ion Beam Shepherd с использованием импульсного компенсационного двигателя», Acta Astronautica, т. 151, 2018, стр. 543–554.

Внешние ссылки