Разработка молодых ученых Самарского университета повысит надежность связи наноспутников с Землей

Молодые ученые межвузовской кафедры космических исследований Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П.Королева придумали новый способ раскрытия в космосе антенн наноспутников. Разработка повысит надежность связи этих космических аппаратов с Землей, а также позволит оптимизировать компоновку системы связи наноспутника. Антенное устройство, в котором задействован новый механизм раскрытия, является частью созданного учеными университета прототипа единого комплекса управления, навигации и связи для наноспутников.

"Антенное устройство по статистике должно быть одним из самых надежных устройств во всем аппарате, превосходя по своей надежности даже бортовой компьютер, систему ориентации и прочее. Если антенное устройство в полете не сработает, то со спутником не будет связи, а это значит, что ценность миссии будет близка к нулю", — рассказал аспирант межвузовской кафедры космических исследований, инженер-конструктор Игорь Ломака.

По его словам, в настоящее время для развертывания антенн наноспутников, как правило, используется метод, основанный на применении нихромовой и нейлоновой нитей. В специальный отсек помещается антенна, изготовленная из пружинной стали, свернутая в упругую спираль. Развернуться этой спирали не дает откидная створка отсека, удерживаемая нейлоновой нитью, которая в свою очередь контактирует с нихромовой нитью, нагревающейся при прохождении по ней электрического тока. Когда подается сигнал на раскрытие антенны, нихромовая нить нагревается от проходящего по ней тока и расплавляет нейлоновую нить. Створка отсека освобождается и под давлением антенной спирали распахивается, выпуская развертывающуюся антенну.

"Данная конструкция имеет ряд недостатков — и прежде всего, это ее плохая вибрационная устойчивость: нейлоновая нить во время запуска может перетереться о нихромовую нить или о другие части конструкции. Нити достаточно тонкие, что значительно снижает надежность. Поэтому нами был придуман другой подход — в новом варианте антенного устройства используется механизм раскрытия, основанный на сплаве Розе", — сказал Игорь Ломака. 

Сплав Розе состоит из олова, свинца и висмута, он расплавляется уже при температуре 94°C и используется в качестве легкоплавкого припоя, а также в плавких электрических предохранителях.

"Мы используем этот сплав в качестве аналога той нейлоновой нити, которая пережигается в старом варианте механизма. То есть, в нашей конструкции установлен нагреватель с резистором внутри. На резистор подается напряжение, он нагревает сплав Розе, и металлическая деталь, которая удерживает створку, отпаивается, после чего створка раскрывается и выпускает антенну", — рассказал инженер-конструктор.

Как считает Ломака, подобная конструкция антенного механизма весьма удобна при экспериментальной отработке и проверке на Земле систем спутника, поскольку позволяет не проводить сложные манипуляции с нитью. Кроме того, теперь можно будет легко проконтролировать, открылся ли на орбите антенный отсек — когда сплав Розе нагреется и металлическая "застежка" отпаяется, электрическая цепь разомкнется и на Землю будет послан соответствующий сигнал.

"Это устройство гораздо более устойчиво к мощным вибрационным нагрузкам, которым подвергается спутник при запуске ракеты-носителя. Нам также удалось практически в два раза уменьшить площадь, занимаемую деталями механизма раскрытия, что позволит оптимизировать компоновку системы связи", — сказал Ломака.