Насколько хорошо метод натяжения троса для управления ориентацией в конечном итоге может работать для системы кубсат?

Новый элемент phys.org Изображение: небольшой спутник, развернутый с космической станции, показывает космический привязанный автономный роботизированный спутник (STARS-C), развертываемый с МКС.

19 декабря 2016 года Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) запускает спутник для развертывания малых спутников на Международной космической станции. Спутник на самом деле представляет собой два небольших спутника, которые, оказавшись на безопасном расстоянии от станции, отделились друг от друга. другие, но все еще были связаны 100-метровым кевларовым тросом.

Это третья в серии миссий привязанных кубов STARS, и 100-метровый трос является значительным шагом вперед, например, по сравнению с 10-метровым тросом STARS-2 .

В этой серии миссий предстоит решить ряд научных и технических вопросов, мой вопрос касается только метода натяжения троса для управления ориентацией «дочернего спутника».

Космический привязной автономный роботизированный спутник-2)

выше: «Рисунок 8: Модель управления ориентацией дочернего субспутника с помощью метода соединения рук (изображение предоставлено Университетом Кагава)» отсюда .

Меня интересует динамика этой системы во время изменения отношения. Если я правильно понимаю, дочерний субспутник держит трос с шарнирно-сочлененной «рукой», и изменение ориентации руки (шарнирное «плечо» руки) изменит положение субспутника по отношению к направлению троса, и, следовательно, надир.

Не приведет ли значительное изменение положения (скажем, на 30 градусов), сделанное таким образом, к возникновению колебаний, требующих демпфирования? Можно ли использовать его, чтобы направить небольшой телескоп или направленную антенну для отслеживания одной точки на Земле (около 1,1 градуса в секунду на расстоянии 400 км) в течение, скажем, 30 секунд, затем направиться к следующей точке в течение 5 или 10 секунд, а затем отследить эту точку, или все это просто начнет каким-то образом колебаться, требуя какого-то демпфирующего механизма?

Я не имею в виду идеальное слежение за землей, просто что-то, чтобы избавиться от большей части видимого движения земли со скоростью примерно 7 км/сек, видимого через камеру с телеобъективом или небольшой телескоп, чтобы можно было использовать разумные скорости затвора (или скорости захвата кадров). использоваться со скромным f/no.

Надеюсь, кто-нибудь ответит, должно быть интересно. Когда мы работали над симуляцией привязанной спутниковой системы, система управления была очень чувствительной . spacefacts.de/mission/alternate/photo/sts-75.jpg
@OrganicMarble Откройте двери отсека для капсул, HAL... i.stack.imgur.com/NrN5W.png Я никогда не знал об этом, посмотрю youtu.be/pQTMliO1JVc

Ответы (1)

Потенциально существует много форм колебаний, и все они требуют некоторой формы демпфирования. Любое отклонение от прямой является более высоким энергетическим состоянием, и система не затухнет без некоторого демпфирования. Однако уже существует естественная форма демпфирования. Расширение и сжатие троса гасит часть этой энергии. Стоит отметить, что это не будет сильным демпфером, если не будет упреждающего демпфирования. Это удлинение относительно длины троса, поскольку колебания дочернего спутника будут крошечными и находятся в пределах эластичности.

Существует также индуцированное колебание типа движения, при котором оба вращаются вокруг своего центра масс. Это также будет иметь крошечный коэффициент демпфирования (аналогично тому, как все луны стабилизируются приливами).

Однако очень простое добавление чего-то, что пассивно демпфировало п час я движение на вашей диаграмме было бы весьма эффективным для демпфирования системы в целом. На самом деле, даже если это не будет сделано преднамеренно, это, вероятно, будет основным источником демпфирования.

Невозможно дать цифры без более детального понимания системы в целом, но:

  • Его вероятная стабильность будет проблемой, если для этого не будут приняты какие-либо меры.

  • Однако, принимая во внимание, должно быть возможно достичь того, чего вы хотите, без сложной системы активного демпфирования.