Ketika datang ke sistem kabel ruang angkasa, mereka biasanya mengingat lift ruang dan struktur siklope lainnya, yang, jika dibangun, akan berada di masa depan yang sangat jauh. Tetapi hanya sedikit orang yang tahu bahwa percobaan dengan pemasangan kabel di ruang angkasa dilakukan berulang kali, dengan tujuan yang berbeda, dan yang terakhir dalam waktu berakhir dengan kegagalan pada awal Februari tahun ini.
Gemini 11 terhubung dengan kabel ke target Agen, foto NASA.Bagaimana pada HTV-KITE, kabel di ruang tunggu terpotong
Eksperimen HTV-KITE seperti yang disajikan oleh seniman, foto oleh JAXAPada 27 Januari, kapal kargo HTV-6 lepas landas dari ISS. Namun alih-alih segera melakukan perjalanan terakhir ke pelukan atmosfer yang berapi-api, kapal itu bergerak ke orbit yang lebih rendah 360x370 km. HTS-6 tidak dapat mengganggu ISS di dalamnya. Diharapkan dalam 24 jam setelah undocking, truk akan menggunakan kabel tujuh meter dan memulai program percobaan mingguan. Tetapi, menurut laporan media, pusat kendali misi di darat tidak dapat menerima konfirmasi pemisahan kargo terminal dari kapal - tampaknya setidaknya satu dari empat kunci tidak terbuka. Untuk menguji departemen, para insinyur ingin menggunakan kamera yang terpasang khusus dan perangkat optik bawaan dari sistem kedekatan dan docking. Badan Antariksa Jepang tidak mengeluarkan pembaruan resmi tentang keadaan percobaan, tetapi menurut wawancara dengan perwakilan medianya, konfirmasi pemisahan kargo terminal tidak pernah diterima. Penerbangan kapal itu tidak diperpanjang, jadi pada hari Sabtu pusat kendali darat mengirim perintah untuk memotong kabel sehingga kabel yang mungkin dipasang tidak akan mengganggu operasi dalam perjalanan keluar dari orbit. Jika kabel bahkan bergerak, maka setelah memotong itu akan diperhatikan sebagai objek yang terpisah dari alat kontrol ruang luar. Sayangnya, tidak ada hal baru yang dicatat di orbit, yang berarti bahwa kargo tidak benar-benar terpisah dari kapal. Dan apa, sebenarnya, yang ingin Anda verifikasi dalam percobaan HTV-KITE?
Peralatan Eksperimen HTV-KITE, JAXA PhotoIde percobaan itu sangat indah. Kabel logam panjang 720 m dengan beban ujung dua puluh kilogram dipasang di kapal kargo. Pendorong pegas seharusnya memberikan kecepatan awal 1 meter per detik. Reflektor dipasang pada beban akhir, yang akan terlihat oleh kamera tambahan dan sistem optik standar untuk konvergensi dan dok kapal. Itu adalah kemampuan sistem docking yang menentukan panjang kabel maksimum - para insinyur ingin tahu persis posisi beban akhir dan jarak ke sana. Setelah mencapai panjang 710 meter, rem mekanis seharusnya dinyalakan, yang akan menghentikan pelepasan kabel. Kabel logam yang diperluas sepenuhnya dengan lapisan konduktif khusus akan menjadi konduktor yang sangat panjang dan dapat berinteraksi dengan magnetosfer Bumi. Dan inilah bagian yang menyenangkan. Katoda dengan emisi lapangan adalah untuk menciptakan perbedaan potensial antara kargo dan kapal. Dari sini, arus akan mulai mengalir di sepanjang kabel, yang, berinteraksi dengan medan magnet Bumi, akan menyebabkan gaya Lorentz, mengerem kapal dan muatan.
Hasilnya seharusnya adalah sistem sederhana yang tidak memerlukan kontrol orientasi dalam ruang dan mengkonsumsi energi minimum untuk menghilangkan puing-puing ruang dari orbit. Dalam kasus umum, aliran arus pada kabel dapat dibalik dan dipercepat, meningkatkan orbit karena pemborosan listrik, tetapi insinyur Jepang hanya tertarik pada penurunan dari orbit. Susunan perangkat dan operasinya secara jelas ditampilkan dalam video November dari JAXA. Hanya ada teks Jepang, tetapi dari gambar hampir semuanya jelas.
Berat yang tidak mengganggu di Gemini 11
Targetkan "Agen" setelah pemisahan kabel. Foto NASASecara historis, percobaan pertama adalah di Gemini 11 (astronot Pete Conrad dan Richard Gordon) pada bulan September 1966. Salah satu tugas sekunder misi adalah untuk secara manual menghubungkan kabel tiga puluh meter ke target Agen dan, setelah membuka, melihat bagaimana dua objek yang terhubung di orbit berperilaku. Pada awalnya, pilot Gemini Conrad mencoba menempatkan bundel ke mode stabilisasi gravitasi sehingga targetnya di bawah, kapal di atas, dan kabel membentang. Tapi ini tidak berhasil - ketika mencoba untuk membubarkan 30 meter, osilasi dimulai. Tetapi tugas menciptakan keparahan kecil dengan rotasi ligamen tidak menyebabkan masalah. Kabel yang bengkok pertama kali diluruskan, dan berputar 55 ° per menit, bundel itu menciptakan 0,00015 (menurut sumber lain 0,00078) g. Lelaki itu tidak merasakan hal ini, tetapi benda-benda yang melayang di sekitar kabin perlahan-lahan menetap di bagian bawah kapsul.
Banyak "di tempat kerja", kabel kencang. Foto NASASelain foto, astronot merekam video, dan osilasi serta rotasi terlihat jelas di sana (mulai 10:45)
Paket Sunrise yang Canggih
Skema sistem kabel "Sunrise"Skema yang jauh lebih kompleks dikembangkan di USSR untuk salah satu penerbangan kapal Voskhod. Setelah memasuki orbit dan pemisahan dari tahap ketiga, kapal akan tetap terikat padanya dengan kabel. Kemudian langkahnya adalah menyalakan mesin berbahan bakar padat untuk menyimpang dengan kecepatan 10 meter per detik. Untuk meredam fluktuasi yang mungkin, mereka akan menempatkan sistem kontrol mereka sendiri dengan mesin orientasi di atas panggung (awalnya dengan kapal). Bergerak satu kilometer, langkah itu akan memperlambat pelepasan kabel dan termasuk satu set mesin lain untuk berputar pada kecepatan 2 putaran per menit, menciptakan gravitasi Bumi 0,003. Kemudian di kapal, sistem transfer akan diaktifkan, mengerahkan kapal sehingga para astronot akan menekan akselerasi ke kursi, dan bukan sebaliknya. Dan akhirnya, untuk menciptakan gravitasi bulan, winch akan menarik kabel, mengurangi panjang bungkusan, dan, menurut hukum kekekalan momentum sudut, mempercepat rotasi. Tapi desain ini tidak terbang ke luar angkasa - kapal Voskhod berhenti terbang setelah misi panjang Cosmos-110 dengan anjing, dan sistem tidak dapat ditransfer ke Soyuz, sehingga proyek akhirnya ditutup.
Kegagalan TSS-1 yang ambisius
Eksperimen TSS-1 oleh sang seniman, foto NASAEksperimen tali di NASA dan badan antariksa Italia diusulkan kembali pada tahun 1970-an, tetapi hanya dua puluh tahun kemudian jatuh tempo untuk implementasi praktis. Pada tahun 1992, untuk memeriksa stabilisasi dengan metode
gradien gravitasi , serta mempelajari plasma dekat Bumi dan proses yang akan terjadi pada beban terminal dan kabel, pesawat ulang-alik Atlantis pergi ke luar angkasa (misi STS-46). Menurut rencana, kabel itu seharusnya berputar sejauh dua puluh kilometer, tetapi ini tidak bisa dilakukan. Pelepasan kabel macet pada 78 meter, kemudian, ketika masalah diperbaiki, kabel macet lagi pada 256 meter, dan tidak bisa dipindahkan lebih jauh. Tetapi data yang diperoleh pada basis data kecil seperti itu ternyata menjanjikan, dan percobaan itu diulang pada pesawat ulang-alik Columbia pada tahun 1996 pada misi STS-75.
Awal dari gulungan kabel, foto NASAPada awalnya, semuanya berjalan dengan baik, dan, sangat lambat, kabel dilepas hingga 19 kilometer dari dua puluh yang direncanakan, peralatan mencatat arus tiga kali lebih banyak dari yang diharapkan oleh model perhitungan, tetapi kemudian kabel tiba-tiba putus. Kemudian, sudah di tanah, ternyata dalam proses penggelembungan gelembung gas mulai meledak di isolasi kabel kabel. Suasana bebas di dekat konduktor 3500 volt menjadi plasma dan menutup kabel ke peternakan peralatan eksperimental. Hubung singkat yang dihasilkan melelehkan sebagian kabel, mematahkannya. Meskipun kegagalan formal, selama gulungan kabel banyak data menarik dikumpulkan - fisika perilaku sistem kabel, data pada lingkungan plasma dan perbedaan potensial dalam kabel.
Video percobaan (mulai 2:45).
Mengebom tali dan bertahan di tali
Eksperimen SEDS oleh artis, foto NASAPada tahun 1993 dan 1994, NASA melakukan tiga percobaan yang berhasil, menambahkan sistem kabel ke tahap atas kendaraan peluncuran Delta-II. Kabel mulai terlepas setelah pemisahan muatan utama, ketika langkah itu menjadi sampah yang tidak berguna. Dalam eksperimen SEDS dan SEDS-2, kabel sepanjang 20 km tidak dicabut. Kargo bergerak turun, oleh karena itu, karena efek gradien gravitasi, ligamen mulai berputar, mempertahankan arah vertikal ke pusat bumi. Karena rotasi, kecepatan beban relatif ke Bumi kurang dari kecepatan langkah, oleh karena itu, ketika kabel terputus, beban bergerak ke jalur keturunan dari orbit, dan langkah naik sedikit lebih tinggi. Dalam percobaan pertama, perhitungannya ternyata akurat, dan seorang karyawan yang secara khusus diarahkan ke tempat jatuhnya kargo dapat memotret pembakarannya di atmosfer. Dalam percobaan kedua, beban tidak jatuh. Dia keluar dengan sepotong kabel tiga hari kemudian, dan potongan yang tersisa bersama langkah itu terbang selama beberapa bulan. Dan akhirnya, dalam percobaan PMG ketiga, dengan bantuan kabel lima meter yang relatif pendek, kemampuan untuk mengekstraksi listrik dari magnetosfer, pengereman, dan percepatan, memasok energi ke kabel berhasil diuji.
Pada tahun 1996, demonstran teknis TiPS menggunakan kabel sepanjang 4 km tempat dua satelit terbang mengelilingi bumi selama sepuluh tahun, lima kali lebih baik dari perhitungan. Misi ini menunjukkan bahwa istirahat cepat SEDS-2 kemungkinan besar merupakan kecelakaan, dan Anda dapat terbang dengan kabel untuk waktu yang lama. Tetapi percobaan ATEx berikutnya tidak beruntung - karena perilaku kabel yang tidak terduga selama gulungan, secara tidak sengaja terjatuh setelah hanya 18 meter.
Eksperimen oleh European Agency YES pada tahun 1997 bahkan tidak mulai melepaskan kabel karena fakta bahwa kabel itu diletakkan di orbit yang salah. Tetapi sepuluh tahun kemudian, YES2 menjadi percobaan yang sangat menarik, yang berakhir dengan sukses, meskipun menurut data tidak langsung.
Melepaskan kabel YES2 dalam tampilan artisKapsul "Fotino" kecil dengan perlindungan termal dipasang pada peralatan ilmiah Rusia "Foton-M3".
Di sebelah kiri adalah tim pengembangan, di sebelah kanan adalah penempatan kapsul pada Photon-M3Kabel itu harus dilepas dalam dua tahap - 3400 meter dan 31,7 kilometer. Setelah kabel benar-benar terlepas, kabel itu akan terputus, dan Fotino akan mendarat di wilayah tertentu di Kazakhstan. Namun, setelah percobaan, kendaraan keturunan tidak dapat ditemukan. Data dari winch rusak karena operasi peralatan yang tidak tepat, tetapi ketika mereka diterjemahkan, dimungkinkan untuk memastikan bahwa kabel itu terlepas dari panjang penuh dan jatuh pada waktu yang tepat. Fotino tidak ditemukan di orbit, dan Foton-M3 menerima akselerasi yang diharapkan, dan orbitnya naik sedikit. Jadi, "Fotino" berhasil turun dari orbit di sepanjang jalan yang benar. Apa yang terjadi padanya selanjutnya tidak diketahui. Itu bisa terbakar di atmosfer (kapsul itu juga eksperimental) atau tenggelam di Laut Aral (lintasan melewati tidak jauh). Namun, meskipun kehilangan pendarat, percobaan berhasil, dan catatan panjang kabel belum rusak.
Lintasan "Fotino" pada kabel sesuai dengan data yang didekripsi. Di sebelah kanan adalah Gunung Everest untuk skala. Foto ESAAnimasi misi. Lintasan nyata pada gambar di atas bertepatan dengan yang diharapkan.
Anaknya tidak jauh di belakang
Eksperimen MAST dalam pandangan artisCubsat kecil dan relatif murah telah menjadi pembawa yang menarik untuk eksperimen kabel, tetapi misi sejauh ini telah berakhir dengan kecelakaan. Dalam percobaan MAST yang sangat menarik, tiga nanosatellites akan digunakan - dua divergen pada jarak 1 km pada kabel, dan yang ketiga harus naik di atasnya. Sayangnya, setelah diluncurkan ke orbit, hanya satelit ketiga yang dapat berkomunikasi, dan meskipun perangkat lunak yang seharusnya menyebarkan kabel bahkan jika tidak ada koneksi, itu dirilis hanya satu meter, bukan satu kilometer. Eksperimen STARS Jepang pada tahun 2009 juga gagal melepaskan kabel karena kegagalan mekanisme penguncian. Dalam percobaan berikutnya, STARS-II gagal mendapatkan konfirmasi rilis kabel. Di satu sisi, satu bundel dua cubsats meninggalkan orbit lebih cepat daripada cubsats lain yang diluncurkan oleh roket yang sama. Di sisi lain, fotografi teleskopik dari Bumi menunjukkan mereka sebagai satu objek, bukan dua. Dan akhirnya, ESTCube-1 nanosatellite Estonia pada tahun 2013 tidak berhasil melepaskan kabelnya.
Rencana Rusia, dibatalkan, dan tidak
Ilustrasi proyek-proyek Rusia, foto oleh RSC EnergiaPada paruh kedua tahun 90-an, RSC Energia
mengembangkan proyek sistem kabel menggunakan stasiun orbital - Tros-1, Tros-1A. Dalam percobaan pertama, mereka ingin menghubungkan stasiun Mir dan kapal Progress dengan kabel 20 km. Setelah beberapa waktu, kabel akan terputus, "Kemajuan" akan pergi ke orbit yang lebih rendah, dan "Dunia" - ke yang lebih tinggi. Dalam percobaan Tros-1A, mereka ingin menambah panjang kabel menjadi 50 km, dalam hal ini, Kemajuan akan keluar dari orbit, dan Mir akan naik 10 km dan menghemat 400 kg bahan bakar untuk mempertahankan orbit. Selain itu, proyek Tpoc-Rapunzel dikembangkan bersama dengan Badan Antariksa Eropa. Tak satu pun dari proyek ini telah dilaksanakan. Namun, gagasan kabel di ruang angkasa tidak sepenuhnya dibuang. Ternyata rencana untuk segmen ISS Rusia meliputi
percobaan Tros-MSTU dengan penyebaran kabel 5 km dari Progress. Percobaan
dimasukkan dalam rencana pada 2009 dan direncanakan pada 2016. Sayangnya, setelah 2014 tidak ada berita tentangnya, tetapi saya juga tidak dapat menemukan informasi tentang pembatalannya.
Spinning top yang sangat aplikatif
Desain sederhana dengan muatan kecil dan kabel yang sangat pendek banyak digunakan dalam astronautika untuk memperlambat atau menghentikan rotasi. Faktanya adalah stabilisasi dengan rotasi adalah cara yang sangat sederhana dan sering digunakan untuk mempertahankan posisi yang diinginkan di ruang angkasa. Tetapi agar alat seperti kamera berfungsi, rotasi sebaiknya dihentikan, atau setidaknya diperlambat. Untuk melakukan ini, hukum kekekalan momentum sudut digunakan - jika Anda mulai melepas kabel dengan beban dari satelit atau roket yang berputar, rotasinya akan melambat.
Eksperimen dasar.
Pada roket geofisika (dari 1:26).
Ikuti utasnya
Secara umum, penggunaan kabel di ruang angkasa bisa bermanfaat. Eksperimen menunjukkan bahwa dengan bantuan mereka adalah mungkin untuk mempelajari magnetosfer Bumi, membangun orientasi sesuai dengan gradien gravitasi, menghilangkan puing-puing ruang dari orbit, menghasilkan listrik atau, sebaliknya, mempercepat untuk mempertahankan atau meningkatkan orbit. Pada saat yang sama, sementara prioritas sistem kabel cukup rendah, tugas-tugas ini diselesaikan dengan cara lain yang sudah dikenal. Marginalitas teknologi, seperti yang terjadi, misalnya, dengan kapal udara atau gyroplanes, menarik berbagai orang aneh yang berpikir mereka telah menemukan masa depan yang cerah bagi para astronot dalam sistem kabel dan menciptakan proyeksi yang tidak realistis seperti sistem Bumi-Bulan dengan pangkalan di bulan dan selempang kabel di orbit kedua benda langit . Investasi yang diperlukan dalam proyek-proyek semacam itu adalah pesanan yang besarnya lebih tinggi dari apa yang siap dihabiskan manusia untuk ruang, jadi Anda seharusnya tidak mengharapkan implementasinya dalam beberapa dekade mendatang. Tetapi sistem kabel eksperimental pasti akan mulai lebih jauh, dan, selain menghentikan sistem rotasi, sistem aplikasi kecil dengan mekanika yang relatif sederhana dan kabel yang tidak terlalu lama akan muncul.