Идеи использования тросовых систем в космосе появились еще на заре космонавтики. Более века назад К.Э. Циолковский предложил для создания искусственной тяжести использовать вращающуюся связку обитаемой станции и балластной массы. Ему же принадлежит идея транспортировки грузов в космос с помощью башни, основание которой находится на поверхности Земли, а вершина уходит за геостационарную орбиту. Тросовая система — аналог такой башни — получила название “космический лифт”.

В простейшем виде космическая тросовая система — это два спутника, соединенных нитью. Более сложные системы могут состоять из множества объектов, соединенных тросами в форме замкнутых колец, древовидных образований, объемных многогранников. Тросовые системы — новые, нетрадиционные космические объекты, призванные выполнять задачи, которые невозможно, нецелесообразно или неэкономично решать с помощью существующих средств космической техники.

Первое экспериментальное исследование возможности создания тросовых систем на орбите было проведено в конце 1966 г. во время полетов американских космических кораблей “Gemini-11” и “Gemini-12”. Тросовая система состояла из космического корабля, соединенного тридцатиметровым тросом с последней ступенью ракеты-носителя “Agena”. На “Gemini-11” системе было придано вращательное движение с угловой скоростью в 13,5 раза больше орбитальной. На “Gemini-12” на протяжении трех оборотов по орбите проводился эксперимент по гравитационной стабилизации КТС. Примерно половину этого времени экипаж затратил на приведение системы в гравитационно-устойчивое положение. Тем не менее, задача ориентации КТС была успешно решена.

Начало интенсивных работ в этой области связано с именами Дж. Коломбо (профессора университета Падуи, Италия) и М. Гросси (Смитсоновская астрофизическая обсерватория, США). В 70-е гг. XX века они выдвинули ряд проектов применения тросовых систем в космосе, и активно выступали за развитие этого направления. В частности, ими выдвинуты идеи электродинамической тросовой системы и привязного зонда для исследования верхней атмосферы Земли, которые позже воплотились в американо-итальянских проектах “TSS-1” и “TSS-2”.

В настоящее время развитие тросовых систем находится в фазе экспериментальной натурной отработки. Проведенные в течение последних 30 лет экспериментальные и теоретические исследования позволяют перейти к использованию преимуществ КТС. Работы над проектами создания тросовых систем ведутся во всех крупнейших космических агентствах.

Что же отличает тросовые системы от традиционных космических аппаратов? Основным отличием является их большая протяженность, которая может достигать десятков и сотен километров, а в отдельных случаях даже тысяч и десятков тысяч километров, с сохранением при этом механической, энергетической и других связей между концевыми телами. Именно способность тросов создавать протяженные космические системы и обусловливает ряд замечательных свойств этих систем.

Во-первых, это возможность более сильного взаимодействия с внешними полями планеты.

Момент гравитационных сил, действующий на систему двух связанных тел, зависит от квадрата длины связи. Это позволяет создать высокоустойчивую радиальную конфигурацию космической тросовой системы. При этом на концевых телах системы возникает искусственная сила тяжести, величина которой прямо пропорциональна длине связи.

Если трос представляет собой проводник, то при движении такой системы по орбите в результате взаимодействия с магнитным полем Земли в нем возникает ЭДС, пропорциональная длине троса. Активное взаимодействие электропроводного троса с магнитным полем и ионосферой Земли может обеспечить функционирование тросовой системы в генераторном, двигательном, электропередающем и излучательном режимах.

Кинетический момент тросовой системы зависит от квадрата длины троса. Благодаря этому такие системы способны к аккумуляции больших величин кинетического момента.

Гибко изменяемая конфигурация тросовых систем, возможность изменения длины тросов путем их выпуска и втягивания, позволяет регулировать взаимное положение и ориентацию аппаратов, присоединять и отцеплять другие объекты от тросов, передвигать по ним грузы.

В течение нескольких десятилетий были предложены десятки проектов использования тросовых систем. В них рассматриваются системы разных видов. Если тросовая система вращается вокруг центра масс синхронно с орбитальным движением, то при ее ориентации вдоль местной вертикали возникает режим гравитационной стабилизации. Такие системы называют радиальными. Если же угловая скорость системы отличается от орбитальной, то система называется стабилизированной вращением.

Если элементы системы соединены электропроводящим тросом, то такие тросовые системы называются электродинамическими.

Высокая устойчивость радиальной тросовой системы позволила предложить ее использование в качестве основного несущего элемента для различных вариантов солнечных космических электростанций, а также орбитального интерферометра с базой в несколько километров. Большая база и, следовательно, большая разрешающая способность позволяют проводить тонкие радиоисследования Солнца и планет, в частности на тех длинах волн, которые не пропускает земная ионосфера.

Ряд проектов связан с применением радиальных систем на обитаемых станциях. Благодаря их использованию за пределы станции может быть вынесен резервуар с топливом, что повышает безопасность и работоспособность станции в аварийных ситуациях. Вынос узла для стыковки космических кораблей позволит существенно уменьшить толчок, который испытывает станция, а также достигнуть заметной экономии топлива.

Искусственная тяжесть, возникающая на концевых телах радиальной системы, составляет малые доли . Тем не менее, даже микрогравитация позволяет существенно улучшить условия жизни на орбите: избавится от “плавающих” предметов, облегчить обращение с водой, упростить перекачку топлива и т. д. Микрогравитация также необходима для проведения ряда научных экспериментов и технологических процессов.

Одним из проектов будущего (по оценкам, через 25–30 лет) является использование вращающихся тросовых систем для создания искусственной силы тяжести в длительных космических экспедициях. Благодаря работам Циолковского и многочисленным научно-фантастическим произведениям этот способ создания искусственной гравитации уже стал, если так можно выразиться, привычным. Существует проект, в котором для поддержания на космическом корабле ускорения, равного ускорению свободного падения на Земле использована 640-метровая тросовая система, вращающаяся со скоростью 2 оборота в минуту.

Использование проводящих тросов, активно взаимодействующих с магнитным полем и ионосферой Земли, открывает перед создателями тросовых систем новые возможности.

Предполагается, что ЭдКТС за счет использования части кинетической энергии орбитального движения системы смогут вырабатывать электроэнергию мощностью до 1 МВт. С другой стороны, электроэнергией, получаемой от бортового генератора, можно поддерживать или медленно повышать высоту орбиты тросовой системы без затрат топлива. Используя некоторые электродинамические эффекты, возможно с минимальными потерями передавать электроэнергию по длинному тросу между разнесенными космическими аппаратами.

Наиболее известным проектом ЭдКТС является американо-итальянский проект “TSS-1”. Вообще, роль проектов “TSS” (Tethered Satellite System) в развитии космических тросовых систем трудно переоценить. Именно с работами над этими проектами связано становление космических тросовых систем как направления космической техники. Работы над ними шли около 10 лет. Проводилось несколько международных конференций с участием ученых из ведущих космических держав. Общая стоимость проекта превысила миллиард долларов.

Орбитальный эксперимент “TSS-1” был проведен в 1992 г. Предполагалось отвести от корабля “Атлантис” итальянский привязной спутник на электропроводном тросе длиной 20 км и выполнить электродинамические и радиофизические исследования. Вследствие зажима троса в лебедке его удалось выпустить всего на 265 м, после чего трос был втянут обратно. Попытка повторить такой эксперимент (“TSS-1R”) была сделана в 1996 г. Трос был размотан почти на всю длину, однако неожиданно “пережегся” из-за короткого замыкания, вероятная причина которого — механическое повреждение изоляции. Из-за аварии дорогостоящий итальянский спутник вместе с тросом были потеряны.

Тем не менее, несмотря на относительную неудачу, в экспериментах серии “TSS” была проведена часть запланированных исследований, в частности, подтверждена возможность использования тросовых систем для выработки электроэнергии — в эксперименте “TSS-1R” в тросе был достигнут ток силой 0,5 А.

Большинство проектов по созданию ЭдКТС базируются на использовании радиальных систем. Однако для этой цели можно использовать и вращающиеся системы. Так, вращающаяся в магнитном поле тросовая система, подобная диполю Герца, может позволить генерировать переменный ток в отдельном проводнике. Таким образом, открылась бы возможность создания электродинамической КТС в вакууме, без создания замкнутого контура тока в ионосфере и необходимой для этого аппаратуры, а также на более высоких орбитах.

Ставшая актуальной в последние годы проблема космического мусора выдвигает на первый план еще одно свойство ЭдКТС. Под действием тока, текущего в неизолированном тросе возникает сила Ампера, направленная против движения системы и обуславливающая электродинамическое торможение. Таким образом, используя ЭдКТС появляется возможность снижать орбиту системы за более короткий срок. Такие системы могут использоваться для увода с орбиты отработавших космических аппаратов и последних ступеней ракет-носителей.

Отработке увода с орбиты был посвящен проект “ProSEDS”, работы над которым координировались центром им. Маршалла НАСА. Последняя ступень ракеты “Delta-II” соединяются с привязным телом тросом, состоящим из 10-километрового непроводящего и 5-километрового проводящего отрезков. В эксперименте предполагалось достичь силы сопротивления около 0,4 Н, приводящей к быстрому снижению орбиты ступени. Система успешно прошла наземные испытания, однако запуск ее, после неоднократных переносов, был отменен.

Тем не менее, работы в этом направлении продолжаются. Один из основных разработчиков “ProSEDS”, американская компания Tether Unlimited разработала проект малой ЭдКТС “Terminator Tether”, предназначенной для увода отработавших объектов с низких околоземных орбит. Работы над сходным проектом “EDOARD”, ведутся в Италии.

Трос в качестве передающей антенны позволяет осуществлять эффективное излучение радиоволн низкочастотных диапазонов — этот принцип может найти применение в глобальных системах связи, в частности, для связи с подводными лодками. Проект использования тросовых антенн в космосе, по-видимому, проходил практическую проверку в запусках тросовых систем “TiPS” и “ATEx”. Не случайно, одним из основных разработчиков этих систем была Исследовательская лаборатория ВМФ США (NRL). Эксперимент “TiPS” стал полностью успешным — четырехкилометровая тросовая система существует на орбите уже около 10 лет.

Особо следует отметить американские эксперименты “SEDS-1” и “SEDS-2” выполненные в 1993–94 гг. Это были первые орбитальные эксперименты, в которых удалось успешно развернуть тросовые системы. Длина троса в обоих случаях составила 20 км. Система развертывания “SEDS”, по имени которой и названы эксперименты, разработана группой исследователей под руководством Дж. Кэрролла. Она стала первым коммерческим продуктом, связанным с созданием КТС, и использовалась в большинстве последующих запусков тросовых систем.

В первом эксперименте отрабатывался безрасходный спуск груза с орбиты, во втором — развертывание тросовой системы в вертикальное положение. В ходе полета “SEDS-2” проявилась одна из важнейших проблем создания КТС — обеспечение надежности тросового соединения. Предполагалось, что система просуществует на орбите 12 суток, однако уже на четвертые сутки трос был перерезан частицей космического мусора.

В настоящее время ведутся работы над проектом по безрасходному спуску грузов с орбиты “YES2” (“Второй спутник молодых инженеров”), участниками которого являются Европейское космическое агентство, голландская фирма Delta-Utec, а также Самарский государственный аэрокосмический университет.

С помощью космических тросовых систем можно зондировать атмосферу Земли на высотах порядка 100–120 км, недоступных для исследования другими способами. Для традиционных метеорологических зондов эта высота слишком велика. Спутники же и суборбитальные зонды находятся на ней лишь очень короткое время. Но если опустить с КА, например с “шаттла”, находящегося на высоте около 200 км стокилометровый трос с зондом, то можно исследовать атмосферу существенно более долгое время. Большая работа в этом направлении проделана в рамках проекта “TSS-2” в 80-х годах. Несмотря на то, что после неудач пусков “TSS-1” и “TSS-1R” проект был закрыт, на сегодняшний день он является одним из наиболее разработанных и ожидает в будущем своей реализации.

Работы по созданию атмосферного зонда проводились также в центре им. Маршалла НАСА в рамках проекта “AIRSEDS”. Однако, “в связи с изменением приоритетов” центра в 2003 г., проект был передан в ведение Министерства Обороны США.

Проекты “TSS-2” и “AIRSEDS” предполагали использование радиальной тросовой системы. Другой способ исследования атмосферы представляет собой использование вращающейся системы, которая, проходя в своем вращении сквозь разные слои атмосферы, как бы сканирует ее.

В задачах исследования физики атмосферы эффективным может оказаться также проведение суборбитальных экспериментов с тросовыми системами.

Тросовые системы предполагается активно использовать для выполнения транспортных операций в космосе. Здесь использование вращающихся относительно орбиты систем имеет преимущества перед радиальными, поскольку значительно увеличивает аккумулирование системой кинетической энергии и кинетического момента.

В ряде проектов рассматриваются вопросы использования тросовых систем для перевода космических аппаратов с низких орбиты на высокие, в частности, на геостационарную орбиту. Реализация таких проектов позволит снизить стоимость вывода грузов, т.к. при использовании тросовых систем нет необходимости расходовать топливо. Тросовые системы позволяют накапливать кинетический момент и перераспределять количество движения между концевыми массами системы. Вращение тросовых систем используется для придания необходимого приращения скорости при переносе полезной нагрузки на более высокие орбиты.

Из проектов “транспортного” использования тросовых систем в настоящее время активно ведутся работы над проектом “MXER” (Momentum-exchange/electrodynamic reboost). В нем, как видно из названия, предполагается совместное использование преимуществ вращающихся и электродинамических систем. Движущаяся по эллиптической орбите 100-километровая тросовая система вращается таким образом, чтобы расположенный на одном из ее концов схват мог бы захватить полезную нагрузку, и затем выпустить ее на более высокую орбиту. Энергию и кинетический момент, затраченные на перевод полезной нагрузки, система может пополнить, используя взаимодействие протекающего по тросу тока с магнитным полем Земли.

Использование вращающихся КТС возможно и при транспортировке грузов с низких орбит на поверхность Луны. Поскольку на Луне практически отсутствует атмосфера, подъем грузов с поверхности Луны может осуществляться с помощью вращающихся КТС. Вращательное и орбитальное движения системы подбираются так, чтобы один из спутников подходил к поверхности Луны с нулевой относительной скоростью и захватывал груз. Затем груз отделяется от КТС и выводится на окололунную орбиту. Существуют также проекты, в которых предлагается использовать тросовые системы для доставки грузов на Марс и другие планеты.

Однако это далеко не самые амбициозные из проектов, выдвинутых за недолгую историю тросовых систем. Создание углеродных нанотрубок — качественно нового материала, прочность которого на два порядка превосходит прочность стали, а удельный вес в 5 раз меньше — открывает возможности реализации проектов космических тросовых систем еще недавно казавшихся фантастическими. В первую очередь это относится к идее “космического лифта” — проекта, реализация которого сулит открытие качественно нового этапа освоения космического пространства.

Идея космического лифта основывается на существовании устойчивого радиального положения равновесия троса, один конец которого находится на поверхности Земли, а другой – на расстоянии около 100 тысяч км. в космосе. Поднимая полезную нагрузку по такой тросовой башне как по лифту, мы тем самым выводим ее в космос. Для геостационарных орбит для этого достаточно просто отсоединить нагрузку от конструкции лифта, для вывода на более низкие орбиты необходимо небольшая добавочная энергия для увеличения трансверсальной скорости полезной нагрузки, а для вывода на гиперболические орбиты достаточно отсоединить полезную нагрузку от несущей конструкции на дальнем от Земли конце лифта.

Проведенные ранее исследования возможности создания космического лифта ограничивались предварительными расчетами, поскольку уже они показывали, что для существовавших на то время материалов создание лифта было нереальной задачей. С появлением углеродных нанотрубок, усилиями группы ученых во главе с Брэдли Эдвардсом (США) идея космического лифта была переведена из области научной фантастики в область перспективных технических концепций. Ими была предложена концепция создания космического лифта, включающая первоначальную конструкцию, способ развертывания и схему использования. Был сделан вывод, что не существует особых причин, по которым космический лифт не мог бы быть построен в ближайшие десятилетия за приемлемую стоимость (около 40 млрд. дол.) и с приемлемым уровнем риска. Использование космического лифта позволит на порядки снизить стоимость вывода полезной нагрузки в космос и откроет возможность вывода на орбиту качественно новых космических конструкций, а также полетов на Луну, Марс, Венеру и Юпитер без ракетно-стартовых ускорений и соответствующих затрат и рисков. В будущем, космический лифт может позволить существенно увеличить присутствие человека в космосе, включая геосинхронную станцию и снижение риска и стоимости колонизации Марса.

Широкие исследования проблем создания и функционирования космического лифта и других сверхпротяженных тросовых систем еще только начинаются. Многие аспекты этого проекта изучены недостаточно. Исследование динамики сверхпротяженных тросовых систем связано с созданием новых моделей и методов их исследования. Простые оценочные модели, использовавшиеся на ранних этапах работ здесь уже не применимы, поскольку такие системы имеют уже истинно “космическую” протяженность, совпадающую по порядку с расстоянием от Земли до Луны.

Помимо космического лифта, появление сверхпрочных материалов позволяет рассматривать и другие проекты сверхпротяженных тросовых систем. В частности, это проекты построения космических лифтов на тех участках космоса, где нет атмосферы: лунный лифт, орбитальный лифт (т.е. лифт, нижний конец которого находится не на поверхности Земли, а в верхних слоях атмосферы).

Многие принципиальные вопросы динамики тросовых систем, в силу сложности объекта, можно исследовать только на основе экспериментальных данных. Экспериментальные исследования тросовых систем проводятся в земных условиях, на суборбитальных ракетах, и непосредственно на орбите. При этом особую роль играют орбитальные эксперименты.

Рассмотрим, например, отработку вопросов динамики тросовых систем. Наиболее трудные вопросы здесь связаны с исследованием процессов развертывания и свертывания системы на соответственно начальном и конечном этапах, когда воздействие градиента гравитационных сил пренебрежимо мало. На этих этапах могут играть существенную роль нелинейные эффекты, связанные с динамическими особенностями нитей, устройств намотки и т.д. Наземные эксперименты в этом случае не могут дать полного подтверждения работоспособности систем из-за действия силы тяжести, а “обезвешивание” десятков метров движущейся нити бессмысленно. Анализ суборбитальных экспериментов показал, что они также не дают решающей проверки работоспособности тросовых систем. Только натурный эксперимент на орбите позволяет окончательно подтвердить правильность технических решений, используемых динамических и физических моделей и, в конечном счете, проверить целостную работоспособность всех систем. Проведение натурных экспериментов с КТС, в виду их большой протяженности и низкой жесткости, связано с риском запутывания троса и нераскрытия системы. Эксперименты с КТС представляют и повышенную угрозу для функционирования космических аппаратов, с борта которых она осуществляется. В связи с этим, использование дорогостоящего оборудования привязных модулей КТС, большие массы и дорогостоящий вывод на орбиту сопряжены с чрезмерно высокими затратами и зачастую с неоправданным риском. Все это было отчетливо продемонстрировано в экспериментах “TSS-1”, “TSS-1R”.

Относительная неудача этих весьма дорогостоящих экспериментов привела к тому, что в дальнейшем отработка принципиальных вопросов создания и функционирования тросовых систем осуществлялась уже с использованием малых систем, что позволило значительно сократить затраты и уровень риска экспериментов, а также значительно повысить скорость подготовки и проведения экспериментов. Примером тому служит успешное осуществление экспериментов “SEDS-1”, “SEDS-2”, “PMG”, “TiPS”.

Под малой тросовой системой понимается система протяженностью от десятка метров до нескольких километров, с массами привязных тел от единиц до десятков килограмм. Это значительно меньше, в сравнении с аналогичными характеристиками традиционных систем, под которыми понимаются проекты “TSS-1” и “TSS-2” (длина троса 20 км и 100 км соответственно, масса привязного спутника – около 500 кг). Существенной особенностью проектов по созданию малых КТС является то, что они направлены на решение некоторого основного вопроса и при этом геометрические и массовые характеристики, а также оснащение приборами выбраны так, чтобы минимизировать возможные затраты и риск.

Создание малых тросовых систем имеет и самостоятельное значение. В частности, развитие микроспутниковых технологий и расширение роли микроспутников в современной космонавтике способствует росту интереса к проектам малых КТС. Совместное использование малых КТС и малых КА предполагается в проекте “MAST”, имеющем цель исследовать влияние космического пространства на материал троса. Два наноспутника типа “CubeSat” соединяются километровой нитью, вдоль которой перемещается третий “CubeSat” (“Инспектор”). Он будет фотографировать трос и передавать информацию на Землю.

Малая тросовая система, стабилизированная вращением, может использоваться для исследования физики космической плазмы и физики высокой атмосферы и магнитосферы — канадский проект “BICEPS”. Особый интерес представляет использование данной КТС в качестве интегрального датчика для исследований полей Земли. Накапливая на полуобороте вращения относительно центра масс результаты воздействия в виде изменения угловой скорости вращения, система позволит получить интегральную оценку разности воздействий на привязные тела. Вращающаяся система с двумя пробными концевыми телами с разными баллистическими коэффициентами может быть использована для исследования широтных изменений плотности атмосферы. Малая вращающаяся КТС может служить эталоном длины для калибровки и измерений характеристик бортовых и наземных оптических и радиолокационных систем.

До сих пор тросовые системы рассматривались нами как отдельный класс космических систем. Однако они могут успешно использоваться и в качестве элементов традиционных космических аппаратов и их систем.

Так, в последнее десятилетие появился новый класс систем гравитационной стабилизации углового движения космических аппаратов. В них в качестве стабилизаторов вместо традиционных жестких штанг используются гибкие связи (тросы, ленты). Это позволяет снизить стоимость системы и уменьшить ее массу, что особенно важно для малых космических аппаратов. Еще одним преимуществом использования тросового соединения является возможность технологически достаточно просто увеличить расстояние между спутником и стабилизирующим грузом – до нескольких километров, что на 2–3 порядка больше длины штанги. Соответственно увеличивается и восстанавливающий момент градиента гравитационных сил, пропорциональный квадрату расстояния между спутником и стабилизирующим грузом.

Возможные применения тросовой системы стабилизации не ограничиваются пассивной стабилизацией. Известно, что одной из особенностей условий движения в космосе, с которой приходится сталкиваться при создании систем ориентации и стабилизации является практически полное отсутствие реакции внешней среды на движение космического аппарата. Радиальная тросовая система как раз и представляет собой такую “точку опоры” — высокоустойчивую систему грубой ориентации. Тогда, создавая требуемый управляющий момент за счет взаимодействия с такой системой (отталкиваясь от нее), мы можем достигнуть высокой точности стабилизации и управления ориентацией спутника при помощи систем ориентации, аналогичных “земным”. Таким образом, введение в такую систему активных управляющих моментов открывает возможности создания нового поколения высокоточных систем ориентации и стабилизации.

Даже такое краткое рассмотрение возможностей использования КТС показывает, что, пожалуй, не существует такой области космонавтики, где тросовые системы не могли бы найти эффективного применения. Более того, некоторые операции в космосе могут выполняться только при их использовании. Внедрение тросовых технологий способно изменить весь облик будущих космических средств.

Проблемы. Обеспечение надежности тросового соединения. Простое соединение, состоящее из одной нити, может быть легко повреждено микрометеоритом или частицами космического мусора как это произошло с SEDS-2. Для повышения надежности предлагается использовать ленты, тканевые трубки, а также нить специального плетения Hoytether, разработанную д-ром Робертом Хойтом (Tethers Unlimited, США). Согласно теоретическим расчетом такая нить может существовать на низких околоземных орбитах не одно десятилетие. Однако уже простое увеличение диаметра нити до 2 мм позволило системе TiPS существовать на орбите около 10 лет.

Материалы. В настоящее время не существует в достаточных количествах материала, пригодного для создания сверхпротяженных тросовых систем типа “космического лифта”. Прочности высокопрочных углепластиков, таких как Kevlar и Spectra достаточно, чтобы создать лунный или марсианский “лифты”, но для постройки земного необходимо существенно более прочные нановолокна. Сейчас не существует промышленного производства таких волокон. Тем не менее, прогнозируется, что оно будет налажено в течение ближайших 10–15 лет.

Наиболее прочные материалы для нитей (например, Spectra) требуют защиты от воздействия ультрафиолетового излучения и атомарного кислорода. Механизм воздействия этих факторов на свойства материала изучен недостаточно. Требуется проведение натурных экспериментов.

Демпфирование колебаний. Колебания тросовых систем, как собственные, так и вынужденные могут вызвать напряжения, приводящие к разрыву тросов. Особенно это актуально для протяженных тросовых систем. Теоретически это явление изучено пока недостаточно. Тем не менее, предложен ряд устройств, предназначенных для гашения колебаний.

ЭдКТС. Недостаточно исследованы вопросы определения условий устойчивости ЭдКТС на орбите (при взаимодействии ЭдКТС с магнитным полем Земли при определенных условиях может возникнуть опрокидывающий момент). Модели взаимодействия тросов с ионосферной плазмой разработаны недостаточно. Так, величина тока, полученного в эксперименте “TSS-1R” значительно превосходила расчетную.

Проводимость троса и его жесткость зависят от его температуры. Нагрев Солнцем и током проводника могут оказывать существенное влияние на конфигурацию и ток, текущий в проводнике. В вакууме существует проблема отвода избыточного тепла, поэтому не исключена возможность повреждения тросов из-за перегрева.

Захват груза вращающейся тросовой системой представляет собой сложную задачу, ошибка в решении которой может привести к катастрофе. Существующие в настоящее время системы захвата трудно реализуемы технически и недостаточно надежны.

Вкратце подытожим достижения.

  • На сегодняшний день ряд задач динамики КТС исследованы достаточно подробно. В первую очередь это задачи, связанные с проектами “TSS”. В частности, исследование динамики радиальной КТС двух тел возле положения равновесия и ее развертывания в положение близкое к радиальному. Отработаны методы развертывания тросовых систем в космосе (начиная с “SEDS-1”).
  • Эксперимент TSS-1R подтвердил возможность получения большой ЭДС с помощью проводящей КТС.
  • Эксперименты PMG и TSS-1R показали, что с помощью протяженных токопроводящих тросовых систем на орбите можно генерировать киловатты энергии.
  • Полет TiPS показал, что возможно создание тросовых систем с большим сроком существования.

14.05.2006



Комментарии

comments powered by Disqus