✋ ⛔️ 😘 Satélite em cabos de corda ou espaço 👏🏿 🤦🏾 👞

Quando se trata de sistemas de cabos espaciais, eles geralmente lembram elevadores espaciais e outras estruturas ciclópicas, que, se forem construídas, estarão em um futuro muito distante. Porém, poucas pessoas sabem que os experimentos com a implantação de cabos no espaço foram realizados repetidamente, com objetivos diferentes, e os últimos terminaram em fracasso no início de fevereiro deste ano.

Gêmeos 11 conectados por um cabo ao alvo de Agen, foto da NASA.

Como no HTV-KITE foi cortado o cabo no porão

Experiência HTV-KITE apresentada pelo artista, foto de JAXA

Em 27 de janeiro, o navio HTV-6 desembarcou da ISS. Mas, em vez de fazer imediatamente a última jornada para o abraço ardente da atmosfera, o navio mudou-se para uma órbita mais baixa de 360x370 km. O HTS-6 não pôde interferir com o ISS nele. Esperava-se que, dentro de 24 horas após o desencaixe, o caminhão implantasse um cabo de sete metros e iniciasse um programa semanal de experimentos. Mas, de acordo com relatos da mídia, o centro de controle de missões em terra não pôde receber confirmação da separação da carga terminal do navio - parece que pelo menos um dos quatro bloqueios não foi aberto. Para testar o departamento, os engenheiros queriam usar uma câmera especialmente instalada e dispositivos ópticos embutidos nos sistemas de proximidade e encaixe. A Agência Espacial do Japão não divulgou atualizações oficiais sobre o estado do experimento, mas de acordo com uma entrevista com seus representantes da mídia,nunca foi recebida confirmação da separação da carga do terminal. O vôo do navio não foi prolongado; portanto, no sábado, o centro de controle de solo enviou um comando para cortar o cabo, para que o cabo possivelmente desmontado não interferisse nas operações na saída da órbita. Se o cabo se mexesse, depois de cortá-lo seria percebido como um objeto separado dos meios de controle do espaço sideral. Infelizmente, nada de novo foi registrado em órbita, o que significa que a carga não se separou realmente do navio. E o que, de fato, você queria verificar no experimento HTV-KITE?depois do corte, seria percebido como um objeto separado dos meios de controle do espaço exterior. Infelizmente, nada de novo foi registrado em órbita, o que significa que a carga não se separou realmente do navio. E o que, de fato, você queria verificar no experimento HTV-KITE?depois do corte, seria percebido como um objeto separado dos meios de controle do espaço exterior. Infelizmente, nada de novo foi registrado em órbita, o que significa que a carga não se separou realmente do navio. E o que, de fato, você queria verificar no experimento HTV-KITE?

HTV-KITE, JAXA

A ideia do experimento foi muito bonita. Um cabo metálico de 720 m de comprimento e uma carga final de vinte quilos foi instalado no navio de carga. O empurrador de mola deveria fornecer uma velocidade inicial de desenrolamento de 1 metro por segundo. Os refletores foram instalados na carga final, o que seria perceptível para a câmera adicional e o sistema óptico padrão para convergir e atracar o navio. Foram os recursos do sistema de ancoragem que determinaram o comprimento máximo do cabo - os engenheiros queriam saber exatamente a posição da carga final e a distância a ela. Depois de atingir 710 metros, um freio mecânico deveria ser acionado, o que impediria o desenrolamento do cabo. Um cabo de metal totalmente expandido com um revestimento condutor especial se tornaria um condutor muito longo e poderia interagir com a magnetosfera da Terra. E aqui veio a parte divertida.O cátodo com emissão no campo deveria criar uma diferença potencial entre a carga e o navio. A partir disso, uma corrente começaria a fluir ao longo do cabo, que, interagindo com o campo magnético da Terra, deveria causar a força de Lorentz, travando o navio e a carga.

O resultado deveria ter sido um sistema simples que não requer controle de orientação no espaço e consome um mínimo de energia para remover detritos espaciais da órbita. No caso geral, o fluxo de corrente no cabo pode ser revertido e acelerado, elevando a órbita devido a um desperdício de eletricidade, mas os engenheiros japoneses estavam interessados apenas na descida da órbita. A disposição dos dispositivos e seu funcionamento são mostrados claramente no vídeo de novembro da JAXA. Há apenas texto em japonês, mas nas fotos quase tudo fica claro.

Peso discreto em Gêmeos 11

Alvo "Agen" após a separação do cabo. Fotos da NASA

Historicamente, o primeiro experimento foi em Gemini 11 (astronautas Pete Conrad e Richard Gordon) em setembro de 1966. Uma das tarefas secundárias da missão era conectar manualmente um cabo de trinta metros ao alvo de Agen e, após desencaixar, ver como se comportam dois objetos conectados em órbita. A princípio, o piloto Gemini Conrad tentou colocar o pacote no modo de estabilização gravitacional, para que o alvo estivesse abaixo, a nave acima e o cabo esticado. Mas isso não deu certo - ao tentar dispersar por 30 metros, começaram as oscilações. Mas a tarefa de criar uma pequena gravidade pela rotação do ligamento não causou problemas. O cabo que dobrou primeiro endireitou e, girando 55 ° por minuto, o pacote criou 0,00015 (de acordo com outras fontes 0,00078) g. O homem não sentiu isso, mas as coisas flutuando ao redor da cabine gradualmente se estabeleceram no fundo da cápsula.

Um monte de "no trabalho", o cabo está esticado.

Foto da NASA Além das fotografias, os astronautas filmaram um vídeo e as oscilações e a rotação são claramente visíveis (a partir das 10:45)

Plano sofisticado do nascer do sol

O esquema do sistema de cabo "Sunrise"

Um esquema muito mais complexo foi desenvolvido na URSS para um dos vôos do navio Voskhod. Depois de entrar em órbita e se separar do terceiro estágio, o navio permaneceria amarrado a ele por um cabo. Em seguida, o passo era ligar os motores a combustível sólido para divergir a uma velocidade de 10 metros por segundo. Para amortecer possíveis vibrações, eles colocariam seu próprio sistema de controle com motores de orientação no palco (era originalmente com o navio). Movendo um quilômetro, a etapa desaceleraria o desenrolamento do cabo e incluiria outro conjunto de motores para girar a uma velocidade de 2 rotações por minuto, criando uma gravidade de 0,003 Terra. Em seguida, no navio, um sistema de transferência seria ativado, implantando o navio para que os astronautas pressionassem a aceleração nos assentos, e não vice-versa. E, finalmente, para criar gravidade lunar, o guincho puxaria o cabo,reduzindo o comprimento do ligamento e, de acordo com a lei de conservação do momento angular, acelerando a rotação. Mas esse projeto não voou para o espaço - as naves Voskhod pararam de voar após a longa missão Cosmos-110 com cães, e o sistema não pôde ser transferido para a Soyuz, então o projeto acabou sendo encerrado.

Falhas ambiciosas no TSS-1

Experimento TSS-1, apresentado pelo artista, foto da NASA

Experimentos com cabos na NASA e na agência espacial italiana foram propostos na década de 1970, mas apenas vinte anos depois amadureceram para implementação prática. Em 1992, para verificar a estabilização pelo método do gradiente gravitacionale também o estudo do plasma próximo à Terra e os processos que ocorrerão na carga terminal e no cabo, o ônibus Atlantis partiu para o espaço (missão STS-46). De acordo com o plano, o cabo deveria girar até vinte quilômetros, mas isso não podia ser feito. O desenrolamento do cabo ficou preso a 78 metros; então, quando o problema foi resolvido, o cabo ficou preso novamente a 256 metros e não pôde mais ser movido. Mas os dados obtidos em um banco de dados tão pequeno foram promissores e o experimento foi repetido no ônibus espacial Columbia, em 1996, na missão STS-75.

O começo do desenrolamento de cabos, foto da NASA

No início, tudo correu bem e, muito lentamente, o cabo foi desenrolado até 19 quilômetros dos vinte planejados, o equipamento registrou três vezes a corrente que o esperado pelos modelos de cálculo, mas depois o cabo quebrou repentinamente. Então, já no chão, descobriu-se que, no processo de desenrolamento, as bolhas de gás começaram a estourar no isolamento do cabo. A atmosfera liberada perto do condutor de 3500 volts tornou-se um plasma e fechou o cabo para a fazenda de equipamentos experimentais. O curto-circuito resultante derreteu uma parte do cabo, quebrando-o. Apesar da falha formal, durante o desenrolamento do cabo, muitos dados interessantes foram coletados - a física do comportamento dos sistemas de cabos, dados sobre o ambiente do plasma e a diferença de potencial no cabo.

Vídeo do experimento (de 2:45).

Bomba em uma corda e sobrevivência em uma trela

SEDS , NASA

Em 1993 e 1994, a NASA realizou três experiências bem-sucedidas, adicionando sistemas de cabos ao estágio superior do veículo de lançamento Delta-II. O cabo começou a desenrolar após a separação da carga principal, quando a etapa se tornou lixo inútil. Nos experimentos SEDS e SEDS-2, um cabo de 20 km de comprimento foi desenrolado. A carga desceu, portanto, devido ao efeito do gradiente gravitacional, o ligamento começou a girar, mantendo uma direção vertical para o centro da Terra. Devido à rotação, a velocidade da carga em relação à Terra era menor que a velocidade do degrau, portanto, quando o cabo foi cortado, a carga mudou-se para a trajetória de descida da órbita e o degrau subiu um pouco mais. No primeiro experimento, o cálculo acabou sendo preciso, e um funcionário especialmente direcionado para o suposto local da queda da carga pôde fotografar sua combustão na atmosfera. No segundo experimento, a carga não foi descartada.Ele saiu com um pedaço de cabo três dias depois, e o pedaço restante, juntamente com o degrau, voou por vários meses. E, finalmente, no terceiro experimento PMG, com a ajuda de um cabo relativamente curto de cinco metros, foi testada com sucesso a capacidade de extrair eletricidade da magnetosfera, frear e acelerar, fornecendo energia ao cabo.

Em 1996, o demonstrador técnico do TiPS implantou um cabo de 4 km de comprimento no qual dois satélites voaram ao redor da Terra por dez anos, cinco vezes melhor que os cálculos. Essa missão mostrou que a rápida quebra do SEDS-2 foi provavelmente um acidente, e você pode voar com um cabo por um longo tempo. Mas o experimento ATEx subsequente não teve sorte - devido ao comportamento inesperado do cabo durante o desenrolamento, ele caiu acidentalmente após apenas 18 metros.

Um experimento realizado pela Agência Européia YES em 1997 nem começou a desenrolar o cabo devido ao fato de ele ter sido colocado na órbita errada. Porém, dez anos depois, o YES2 se tornou um experimento muito interessante, que terminou em sucesso, embora de acordo com dados indiretos.

Desenrolamento do cabo YES2 na visão do artista

Uma pequena cápsula “Fotino” com proteção térmica foi instalada no aparato científico russo “Photon-M3”.

À esquerda está a equipe de desenvolvimento, à direita está a colocação da cápsula no Photon-M3

O cabo seria desenrolado em duas etapas - 3400 metros e 31,7 quilômetros. Depois que o cabo fosse completamente desenrolado, ele seria cortado e o Fotino iria pousar em uma determinada região do Cazaquistão. No entanto, após o experimento, o veículo de descida não foi encontrado. Os dados do guincho foram danificados devido à operação inadequada do equipamento, mas, quando foram decodificados, foi possível estabelecer que o cabo não estava totalmente desenrolado e caiu no momento certo. O Fotino não foi encontrado em órbita, e o Foton-M3 recebeu a aceleração esperada, e sua órbita aumentou levemente. Então, “Fotino” desceu com sucesso da órbita pelo caminho correto. O que aconteceu com ele a seguir é desconhecido. Poderia queimar na atmosfera (a cápsula também era experimental) ou afogar-se no mar de Aral (a trajetória não passou longe). Mas, apesar da perda do lander, o experimento foi bem-sucedido,e o registro do comprimento do cabo ainda não foi quebrado.

A trajetória "Fotino" no cabo de acordo com os dados descriptografados. À direita está o Monte Everest para escala. Foto

Animação da Missão ESA . A trajetória real na figura acima coincidiu com a esperada.

Os filhotes não estão muito atrás

Experiência MAST na visão do artista

Cubsats pequenos e relativamente baratos tornaram-se portadores atraentes para experimentos com cabos, mas as missões até agora terminaram em acidentes. Em um experimento muito interessante do MAST, três nanossatélites deveriam ser usados - dois divergiam a uma distância de 1 km em um cabo, e o terceiro teria que montar nele. Infelizmente, após o lançamento em órbita, apenas o terceiro satélite conseguiu se comunicar e, apesar do software que deveria implantar o cabo mesmo que não houvesse conexão, ele foi liberado apenas um metro em vez de um quilômetro. O experimento japonês STARS em 2009 também não conseguiu liberar o cabo devido a uma falha no mecanismo de travamento. Em um experimento subsequente, o STARS-II não conseguiu obter a confirmação do lançamento do cabo. Por um lado, um pacote de dois cubsats saiu de órbita mais rápido do que outros lançados pelo mesmo foguete.Por outro lado, a fotografia telescópica da Terra os mostrava como um objeto, não como dois. E, finalmente, o nanossatélite estoniano ESTCube-1 em 2013 simplesmente não conseguiu desenrolar o cabo.

Planos russos, cancelados e sem

Ilustrações para projetos russos, foto da RSC Energia.Na

segunda metade dos anos 90, a RSC Energia desenvolveu projetossistemas de cabos usando estações orbitais - “Tros-1”, “Tros-1A”. No primeiro experimento, eles queriam conectar a estação Mir e a nave Progress com um cabo de 20 km. Depois de algum tempo, o cabo seria cortado, "Progress" passaria para uma órbita mais baixa e "World" - para uma órbita mais alta. No experimento Tros-1A, eles queriam aumentar o comprimento do cabo para 50 km; nesse caso, o Progress sairia da órbita e Mir subiria 10 km e economizaria 400 kg de combustível para manter a órbita. Além disso, o projeto Tpoc-Rapunzel foi desenvolvido em conjunto com a Agência Espacial Européia. Nenhum desses projetos foi implementado. No entanto, a idéia de cabos no espaço não foi completamente descartada. Acontece que os planos para o segmento russo da ISS incluem o experimento Tros-MSTU com a implantação de um cabo de 5 km da Progress. A experiência foiincluído no plano em 2009 e planejado em 2016. Infelizmente, após 2014 não há notícias, mas também não consegui encontrar informações sobre o cancelamento.

Pião muito aplicado

Projetos simples com pequenas cargas e cabos muito curtos são amplamente utilizados na astronáutica para diminuir ou parar a rotação. O fato é que a estabilização por rotação é uma maneira muito simples e frequentemente usada de manter a posição desejada no espaço. Mas, para ferramentas como uma câmera funcionarem, é melhor parar a rotação ou pelo menos diminuir a velocidade. Para isso, é usada a lei de conservação do momento angular - se você começar a desenrolar cabos com carga de um satélite ou foguete rotativo, sua rotação diminuirá.

Experiência no solo.

Em um foguete geofísico (de 1:26).

Siga o tópico

Em geral, o uso de cabos no espaço pode ser útil. Os experimentos mostraram que, com a ajuda deles, é possível estudar a magnetosfera da Terra, construir a orientação pelo gradiente gravitacional, remover detritos espaciais da órbita, gerar eletricidade ou, inversamente, acelerar para manter ou aumentar a órbita. Ao mesmo tempo, embora a prioridade dos sistemas de cabo seja bastante baixa, essas tarefas são resolvidas de outras maneiras familiares. A marginalidade da tecnologia, como aconteceu, por exemplo, com aeronaves ou giroplanos, atrai uma variedade de malucos que pensam ter encontrado um futuro brilhante para a astronáutica em sistemas a cabo e criam projeções irrealistas como o sistema Terra-Lua, com uma base na lua e cabos na órbita de ambos os corpos celestes. . Os investimentos necessários em tais projetos excedem ordens de magnitudeque a humanidade está pronta para gastar no espaço; portanto, nas próximas décadas, não se espera que elas sejam realizadas. Mas os sistemas experimentais de cabos definitivamente começarão mais e, além de interromper os sistemas de rotação, pequenos sistemas de aplicação com mecânica relativamente simples e cabos não muito longos aparecerão.

Satélite em cabos de corda ou espaço