Инженеры Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) установили четыре маховика (реакционных колеса) на зонд Europa Clipper. Они будут использоваться в его системе ориентации.
Для чего космическому аппарату нужна система ориентации?
Система ориентации является важнейшей частью любого космического аппарата. Она позволяет развернуть его в нужное положение, чтобы провести необходимые наблюдения, выполнить запланированные маневры и обеспечить связь с Землей. Для ориентации космического аппарата могут применяться разные способы. Например, на легендарных Voyager для этого используются небольшие двигатели. А зонды Pioneer 10 и Pioneer 11 вообще не имели встроенной системы ориентации и их стабилизация обеспечивалась вращением.
Но эти аппараты использовались для изучения планет Солнечной системы с пролетной траектории, не требовавшей большого количества маневров. Europa Clipper же выйдет на постоянную орбиту вокруг Юпитера, после чего осуществит ряд сближений с его спутником Европа, под ледяной поверхностью которого скрывается огромный океан. Для выполнения научных задач, инженерам придется регулярно поворачивать Europa Clipper в разные стороны. Это исключает закрутку, а также делает нежелательным использование двигателей из-за ограниченного топливного ресурса миссии. Поэтому, для ориентации Europa Clipper будет применена другая система, основанная на использовании маховиков.
Принцип работы маховиков
Принцип работы маховиков основан на третьем законе Ньютона — на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Колеса будут вращаться, создавая крутящий момент, благодаря которому космический аппарат сможет вращаться в противоположном направлении.
Для визуализации того, как именно работают маховики, специалисты JPL приводят следующий пример: представьте, что вы сидите на вращающемся стуле и отрываете ноги от пола, чтобы свободно вращаться. Если вы дернете туловищем в одном направлении, стул и ваши ноги начнут двигаться в противоположном направлении. Маховики работают таким же образом. Когда они начинают вращаться в одном направлении, космический аппарат испытывает ускорение в противоположном направлении.
Устройство системы ориентации Europa Clipper
Маховики Europa Clipper представляют собой колеса шириной 60 см, изготовленные из стали, алюминия и титана. Для их питания будет использоваться энергия, вырабатываемая солнечными батареями зонда.
Конечно, у маховиков имеются некоторые недостатки. Так, они работают довольно медленно. Чтобы повернуть аппарат на 180 градусов, им потребуется примерно 90 минут. Другая проблема связана с износом. За время миссии Europa Cloller, маховики выполнят тысячи поворотов — и в какой-то момент могут попросту сломаться (именно это в свое время произошло с маховиками зонда Dawn).
Поэтому, инженеры оснастили Europa Clipper четырьмя маховиками, хотя для маневрирования требуются три (по одном на ось). Инженеры будут чередовать их, чтобы выровнять износ. Кроме того, четвертый маховик послужит запаской на случай, если одно из колес выйдет из строя.
На данный момент запуск Europa Clipper запланирован на 2024 год. Аппарат должен будет прибыть к Юпитеру в 2030 году.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine