Техника - молодёжи 1990-12, страница 36

всей поверхности паруса алюминиевое покрытие пленки должно быть не тоньше 0,05—0,1 мкм, иначе металл просто-напросто теряет проводящие свойства. Кстати, небольшой электростатический заряд паруса может оказаться весьма полезным —он как бы разглаживает поверхность СП и делает ее жестче.

Вернемся, однако, к методам управления лопастями. Но прежде сделаем небольшой экскурс в историю. В конце 70-х годов в США при подготовке полета к комете Галлея, помимо традиционных космических аппаратов, рассматривалось несколько проектов КЛАСП. Один из них — «Гелиоги-ро» (о нем рассказывалось в «ТМ», № 1 за 1978 год, а сам парусник был изображен на 4-й стр. обложки) — представлял собой аппарат с двумя 6-лопастными «пропеллерами» на общей оси. Управлять парусом предполагалось за счет поворота лопастей, закрепленных на шарнирных реях. А для повышения изгибной жесткости лопасть собирались пронизать продольным и поперечным кордом.

Детальное изучение данной концепции заставляет усомниться в ее осуществимости на практике. И вот почему. При повороте лопасти относительно продольной оси (то есть при ее установке на определенный угол атаки) на нее будет действовать пара сил, стремящаяся развернуть плоскость лопасти перпендикулярно оси вращения СП. Учитывая относительно малую изгибную жесткость пленочной лопасти, резонно пред-. положить, что ее концевое сечение совсем необязательно займет ту же ориентацию, что и корневое. Другими словами, повернуть всю лопасть СП по схеме «Гелиогиро» невозможно. А вот по схеме «Витязя», мы надеемся, это удастся.

«Витязь» — такое наименование получил космический аппарат с солнечным парусом, проект которого разработан молодежным творческим объединением «Россия» при участии АН СССР. Его классификационные данные й конструктивные особенности приведены на центральном развороте журнала.

Что интересно: для космического паруса пришлось разрабатывать свою — космическую — терминологию, естественно, напоминающую морскую. Так, ближай

шая к центру масс КЛАСП поворотная катушка с рулоном пленочного полотнища получила наименование пленрей, а удаляющийся при вытягивании лопасти поворотный пленочный рей — бом-пленрей. Аналогично «нижний» (относительно центра масс КЛАСП) силовой рей стал называться силрей, «верхний» — бом-силрей. Силовые реи и связывающая их сверхпрочная лента из металлического сплава с аморфной структурой (вот где надо выжать максимум из успехов современной технологии!) составляют как бы подвижный скелет СП, его опорную силовую раму, внутри которой могут вращаться пленочные полотнища лопастей.

Управление парусом в простейшем случае выглядит так. Сравнивая показания датчиков визирования Солнца и Земли с программными значениями углового положения этих космических ориентиров, бортовой вычислитель дает команду поворота бомпленрея на требуемый угол. В безопорном пространстве такое действие совершается отталкиванием в противоположную сторону бомсил-рея (по сигналу реле включается специальный механизм с приводом от электродвигателя). На бомпленрее и бомсилрее закреплены оптические (инфракрасные) мишени, угловое положение которых фиксируется датчиками, расположенными на пленрее и сил-рее. Получаемый датчиками сигнал рассогласования служит управляющей командой для поворота — обратите внимание! — плен-рея ведущей (будем считать, что с нее начинается процесс управления) лопасти относительно плен-рея ведомой и силрея ведущей лопасти относительно силрея ведомой. Таким образом удается синхронно развернуть концевое и корневое сечения ведущей лопасти на один и тот же угол, причем автоматически поддерживается плоскостность как пленочного полотнища, так и силовой системы лопасти. Более того, в результате обеспечивается разворот на тот же угол, но с отрицательным знаком, корневого сечения ведомой лопасти. Ну а ее концевое сечение примет заданную ориентацию, используя уже описанную систему оптических мишеней, следящих датчиков и приводов. Более сложные алгоритмы управления СП

включают операции обратной связи и обмен информацией между приборными модулями.

Синхронный поворот лопастей «Витязя» возможен при любой их длине, от минимальной до максимальной. А в случае нарушения заданного уровня симметрии лопастей задействуется дополнительная система ориентации реактивного типа.

Логичен вопрос — почему лопастей всего две, а не 3 или 12, как у «Гелиогиро»? Создатели «Витязя» рассуждали следующим образом. Не испытанная доселе никем солнечнопарусная навигация, да еще в космических гонках, может потребовать более сложных законов управления, чем рассмотренный выше «релейный». Не исключена вероятность того, что придется разворачивать, не быстро конечно,— с угловой скоростью несколько градусов в час —плоскость вращения паруса. Такой маневр выполним, например, с помощью реактивной системы ориентации. Пара управляющих усилий в периферийных (на максимальном плече) точках СП обеспечит нужный поворот. Так вот, только у двухлопастного аппарата в этом случае будет одноосное, практически равномерное силовое нагру-жение конструкции. При увеличении числа лопастей, а также для СП типа «компактное поле», перекосов не избежать. Чтобы свести их к минимуму, потребуются сложные и дорогие средства дозировки ориентирующих усилий. Кроме того, только двухлопастная система способна поворачивать КЛАСП в пространстве за счет изменения длины лопастей, без расхода реактивного рабочего тела.

В ходе регаты космическому паруснику предстоит сбросить на Луну две памятные капсулы. Каждая — модель мироздания в представлении древних: земной диск, покоящийся на трех слонах, которые стоят на панцире огромной черепахи (см. центральный разворот журнала). Верхняя часть диска украшена рельефной картой Ойкумены, в нижней — выгравирована надпись: COLUMBUS 500, ВИ-

34