Если не применять специальных мер, то ИСЗ будет вращаться вокруг случайной оси со случайным периодом. Попросту говоря «кувыркаться».
Хорошо ли это?
Если речь идёт о спутнике-радиомаяке (Фаза-1), то наверно, это не страшно.
Если говорить о спутнике-ретрансляторе радиосигналов (Фаза-2) на круговой орбите или спутнике-ретрансляторе радиосигналов (Фаза-3) на высокоэллиптической орбите, то это уже не здорово!
Сигналы с ИСЗ, как ВВЕРХ, так и ВНИЗ будут подвержены сильным замираниям.
*Частично проблему можно решить, используя на Земле антенну с круговой поляризацией.
Если говорить о видеосъёмке земной поверхности, то без специальной системы стабилизации об этом нечего даже и мечтать!
Пассивные системы стабилизации
Все пассивные системы стабилизации ИСЗ на орбите имеют одно неоспоримое преимущество: они не требуют затрат энергии от бортовых источников.
Это ставит их на ПЕРВОЕ место.
Гравитационная штанга
Простое решение — гравитационная система стабилизации ИСЗ.
Моделирование системы из двух масс, жёстко соединённых штангой, показало, что «кувыркание» такой системы является затухающим процессом.
Т.е. присоединив к ИСЗ выдвигаемую телескопическую штангу с грузом на конце, мы получаем пассивную систему стабилизации!
По опыту, через пару дней после вывода ИСЗ на орбиту, ИСЗ поворачивается спутником к Земле, а грузом в космос.
Однако такая система теоретически ДВУСТАБИЛЬНА. Существует вероятность, что ИСЗ своими камерами может повернуться не на земную поверхность, а в космос!
*Открыто опубликованной модели найти не удалось.
Корреляция такой вероятности от соотношения масс, длины штанги также ждёт своего исследователя.
Магнитная стабилизация
Оригинальная система пассивной стабилизации в магнитном поле Земли была применена на немецком ИСЗ Amsat Oscar-10.
Три рамки с обмотками коммутируются ключами
Активные системы стабилизации
Активные системы стабилизации также применятся достаточно широко.
В качестве примера можно упомянуть телевизионные ИСЗ на стационарной орбите.
Период обращения ИСЗ на стационарной орбите равен 24 часам, поэтому ИСЗ как бы «висит» в одной точке. Все точки стояния — над экватором. Ресурс крайне ограниченный и давно поделен международными соглашениями. (*Кто победн’ее, давно продал свои точки…)
Добавлю: не только поделен, но также ещё и переделен повторно. Уплотнён.
Как же удержать ИСЗ от «съезжания» в чужой сектор?
Способ пока один. Сложная система стабилизации, включающая несколько двигателей и бочку с горючим для них.
Когда кончается половина горючего, ИСЗ, даже рабочий, уводят с орбиты в Тихий океан.
Для этого уходит ВТОРАЯ половина.
Система далека от совершенства, но другой ни Intelsat, ни Eurotelsat пока не придумали.
Дорогая к обоюдному удовольствию, как Заказчиков, так и Изготовителей.
Исходные данные для моделирования гравитационной стабилизации МКА
1. Масса МКА в кг.
2. Масса груза-противовеса в кг.
3. Длина штанги в метрах.
4. Жёсткость штанги
Результаты моделирования
5. Математическая модель в Exel2007, SolidWorks, других.
6. Амплитуда и частота колебаний, оптимальные значения по пп.1-4 для круговой орбиты.
7. Амплитуда и частота колебаний, оптимальные значения по пп.1-4 для эллиптической орбиты.
8. Амплитуда и частота колебаний, оптимальные значения по пп.1-4 для высокоэллиптической орбиты.
Очень хорошая статья на эту тему: Как не заблудиться в космосе? http://geektimes.ru/post/253008/
Например: Вибрационные гироскопы производятся в MEMS-исполнении, отличаются дешевизной и очень маленькими размерами при сравнительно неплохой точности. Именно эти гироскопы стоят в телефонах, квадрокоптерах и тому подобной технике. MEMS-гироскоп может работать и в космосе, и их ставят на микроспутники.
Природа тяготения и гравитации
Объяснение многих «необъяснимых» фактов космических исследований
Результаты исследования А.А.Гришаева http://newfiz.info/
Его фильмы http://newfiz.info/films/films.htm
Его книга «Цифровой физический мир» http://newfiz.info/digwor/digit-all.zip
Маневрирование ИСЗ с помощью собственных двигателей
Маневрирование ИСЗ с помощью собственных двигателей является малоисследованной областью.
Побудительным мотивом здесь является сравнение стоимости выведения 1кг полезной массы на разные орбиты.
Самая низкая цена — круговая орбита. Если попутный запуск, то ещё дешевле. Если подсобить Основному Заказчику (сделать какой-то нужный ему блок!), то он Вас на радостях завезёт и бесплатно.
Высокоэллиптические орбиты, коих много по определению, практически не заняты. Именно из-за стоимости запуска. Каждый запуск — не просто чартер. Требуется по сути дела новый расчёт носителя, его испытания и т.д. и т.п. Время и деньги…
Представьте себе, что у Ваш ИСЗ уже готов к запуску и обратитесь к Роскосмосу или Ариане.
Маневрирование на АО-9 и АО-10
Когда Главный конструктор Карл Майнцер, DJ4ZC, обратился к Ариане и сравнил цены, то выбрал вариант: с Арианой на низкую круговую орбиту, потом своим двигателем — на высокоэллиптическую.
Свой двигатель он называл Кик-мотор.
АО-9 ему Ариана разбила.
Первая ступень отработала, а вторая не включилась.
Интересен сам процесс выяснения причины неудачного запуска….. Об этом отдельно.
Обломки упали на мелководье, достали легко. Вот фото обломков:
АО-10 — усовершенствованная копия АО-9.
Вот фото Кик-мотора
АО-10 — усовершенствованная копия АО-9.
Вот схема управления КИК-мотором
Холодное истечение из сопла, т.е. без горения. Приведена схема управления.
Для AMSAT-DL поставлялся из России.
N2O4 — азотноватый ангидрид. В жидком виде существует в виде димерной желтой жидкости. В твердом виде — бесцветен. Температура плавления (в °C): -11,2 Температура кипения (в °C): 21 От 21°С до 140°С — бурый газ, при температуре меньше 21°С красноватая жидкость, но при дальнейшем охлаждении становится бесцветной.
Хранится в Дьюаре, как жидкость. В Дьюаре и поставлялся.
Вот ссылка, правда на английском: http://en.wikipedia.org/wiki/Unsymmetrical_dimethylhydrazine
UMDH часто используется как самовоспламеняющееся ракетное топливо , как двухкомпонентное ракетное топливо в сочетании с окислителем четырехокиси азота и реже с IRFNA (красной дымящей азотной кислоты) или жидкого кислорода . Использование в качестве топлива описано в спецификации MIL-D-25064.
Вот ещё ссылка, тоже на английском:
http://www.astronautix.com/props/n2o4udmh.htm
Окислитель N2O4 топлива гептила. Приведён подробный рецепт по стандарту MIL-D-25064.
Вот так вот.
С помощью этой схемы управления реализованы два режима:
1) мощный, с самовоспламенением, потом не погасишь. Выгорает весь бачок.
2) маломощный, холодное истечение для тонких корректировок орбиты. Многократное использование.
Напоследок можно и поджечь.
Карл Майнцер, DJ4ZC и Конрад Миллер проверяют топливный бак c N2O4, изготовленный в Москве
Размещение топливных баков в Amsat Oscar 13
Пример коррекции высокоэллиптической орбиты. Поэтапное изменение Апогея и Перигея, затем тонкая коррекция наклонения орбиты «холодным» пуском (только N2O4).
Есть две мысли:
1. Маневрировать при помощи эффекта Бифельда-Брауна, вопрос только в том присутствует ли этот эффект на предпологаемой орбите ???
2. Использовать один из видов электрического двигателя например ионного (более сложный вариант)
Если конечно на все хватит электроэнергии
Обе мысли хороши.
1. Прошу про эффект Бифельда-Брауна поподробней. От Вас услышал впервые.
2. Про ионные двигатели читал только в научной фантастике.
Хорошо бы обе мысли приЗемлить.
Любой, самый малый шаг в направлении реализации, бесценен!
Например, испытать в рамках ДАННОГО ОТКРЫТОГО ПРОЕКТА!!
*Ps.Слышал высказывание: нет ничего лучше хорошей теории.
Не опровергая это высказывание, остаюсь приверженцем практики.
По поводу ионных двигателей то их там много разновидностей
(см.http://ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_ракетный_двигатель)
наверняка можно будет что нибудь подобрать в плане надежности и простоты конструкции
Насчет эффекта Бифельда-Брауна я не думаю что на предпологаемых орбитах глубокий вакуум, там скорре всего «летает» достаточное количество различных элементарных частиц.
Вопрос в том какова будет тяга на предпологаемы орбитах, а это нужно как нибудь суметь проверить …
И еще я лично сам не проверял присутствие/отсутствие эффекта в глубоком вакууме, а серьезных отчетов мне пока не попадалось. (на рабочем столе проверял — работает)
По твёрдотельным датчикам ускорения информация обширная:
http://www.efo.ru/doc/Freescale/Freescale.pl?2281
http://www.chipdip.ru/catalog/accelerometers.aspx
http://www.platan.ru/cgi-bin/qweryv.pl/0w38271.html
http://www.kosmodrom.com.ua/data/uskorenie.php
http://www.elpapiezo.ru/pdu.shtml
http://www.compeljournal.ru/enews/tag/asensor
http://www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/02_01/stat_66.htm
и т.д. и т.п.