Europa Clipper отримав систему орієнтації

Інженери Лабораторії реактивного руху NASA (JPL) встановили чотири маховики (реакційні колеса) на зонд Europa Clipper. Вони використовуватимуться у системі орієнтації.

Навіщо космічному апарату необхідна система орієнтації?

Система орієнтації є найважливішою частиною будь-якого космічного апарата. Вона дозволяє розвернути його у потрібне положення, щоб провести необхідні спостереження, виконати заплановані маневри та забезпечити зв’язок із Землею. Для орієнтації космічного апарата можна застосовувати різні методи. Наприклад, на легендарних Voyager для цього використовуються невеликі двигуни. А зонди Pioneer 10 та Pioneer 11 взагалі не мали вбудованої системи орієнтації, їх стабілізація забезпечувалася обертанням.

Подорож Voyager в уявленні художника. Джерело: NASA

Але ці апарати використовувалися для вивчення планет Сонячної системи з пролітної траєкторії, що не вимагала великої кількості маневрів. Europa Clipper вийде на постійну орбіту навколо Юпітера, після чого здійснить низку зближень з його супутником Європа, під крижаною поверхнею якого ховається величезний океан. Для виконання наукових завдань інженерам доведеться регулярно повертати Europa Clipper у різні боки. Це виключає закрутку, а також робить небажаним використання двигунів, через обмежений паливний ресурс місії. Тому для орієнтації Europa Clipper буде застосована інша система, заснована на використанні маховиків.

Принцип роботи маховиків

Принцип роботи маховиків ґрунтується на третьому законі Ньютона — на кожну дію є рівна та протилежна протидія. Колеса будуть обертатися, створюючи крутний момент, завдяки якому космічний апарат зможе обертатися в протилежному напрямку.

Установка маховика на зонд Europa Clipper. Джерело: NASA/JPL-Caltech

Для візуалізації того, як саме працюють маховики, фахівці JPL наводять наступний приклад: уявіть, що ви сидите на стільці, що обертається, і відриваєте ноги від підлоги, щоб вільно обертатися. Якщо ви смикнете тулубом в одному напрямку, стілець і ваші ноги почнуть рухатися у протилежному напрямку. Маховики працюють так само. Коли вони починають обертатися в одному напрямку, космічний апарат зазнає прискорення в протилежному напрямку.

Влаштування системи орієнтації Europa Clipper

Маховики Europa Clipper являють собою колеса шириною 60 см, виготовлені зі сталі, алюмінію та титану. Для їхнього живлення використовуватиметься енергія, що виробляється сонячними батареями зонда.

Система орієнтації Europa Clipper. Джерело: NASA/JPL-Caltech

Звичайно, маховики мають деякі недоліки. Так вони працюють досить повільно. Щоб повернути апарат на 180 градусів, їм потрібно приблизно 90 хвилин. Інша проблема пов’язана із зносом. За час місії Europa Cloller, маховики виконають тисячі поворотів — і в якийсь момент можуть зламатися (саме це свого часу сталося з маховиками зонда Dawn).

Монтаж маховиків на зонд Europa Clipper. Джерело: NASA/JPL-Caltech

Тому інженери оснастили Europa Clipper чотирма маховиками, хоча для маневрування потрібні три (по одному на вісь). Інженери чергуватимуть їх, щоб вирівняти знос. Крім того, четвертий маховик стане запаскою на випадок, якщо одне з коліс вийде з ладу.

На цей час запуск Europa Clipper запланований на 2024 рік. Апарат повинен буде прибути до Юпітера у 2030 році.

Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!

Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine