Google PlusFacebookTwitter

Основные черты облика орбитального сборочно-сервисного комплекса

Дек 15, 2017 в Перспективы орбитальных сборочно-сервисных комплексов | нет комментариев

Share On GoogleShare On FacebookShare On Twitter

Благодаря ракетной технике, разработанной усилиями передовых технических стран в 20-м веке ,  человечество  совершило стремительный рывок в космос. Новый 21-й век получил в наследство большой арсенал ракетно-технических средств для работы и исследований в космосе. Но еще больше — идей, реализация которых стала вполне реальной.

Успехи в освоении космоса неоспоримы. Текущий этап этой работы характеризуется переходом от, так сказать, экспериментально-разведывательной деятельности, к практическому использованию космических достижений. Выполняемый с помощью космических аппаратов объем задач постепенно возрастает, увеличивается и востребованность космических технологий, как в гражданской, так и в военной сфере. Как следствие, с увеличением числа заказчиков, готовых платить, ряд космических областей уже сейчас становятся рентабельными.

Еще большие возможности, в том числе и в коммерческом смысле, сулят проекты, требующие создания на орбите сложных, крупногабаритных и массивных конструкций, таких как солнечные и атомные энергетические объекты, антенны космической связи и радиотелескопы, тяжелые межпланетные корабли и т.д.  Однако массо-габаритные характеристики выводимых полезных нагрузок зависят от возможностей ракет-носителей. Понятно, что ограничение по массе и стоимости полезной нагрузки одного пуска не может быть преодолено в ближайшие годы.

Ракетные технологии дороги. Но проблему создания крупногабаритных конструкций в космосе решают – в рамках существующих ограничений – уже сегодня. Причем, решают довольно успешно. Иллюстрацией этого, к примеру, могут служить Советские станции «Салют», «Мир», Международная космическая станция, до некоторой степени, китайские станции «Тяньгун-1» и «Тяньгун-2».

Выработанные инженерные технологии позволяют в значительной степени увеличить габаритов и объемов орбитальных космических станций, и других конструкций на орбите. Возникающие, при этом, проблемы сборки конструкторы, решают применяя технологии стыковки из модулей, постепенно доставляемых на орбиту ракетоносителями.  Думается, однако, что не далек, тот день, когда понадобятся и другие технологии, ориентированные на применение механических конструкций, развертываемых непосредственно в космосе или собираемых из элементов с помощью роботов и дистанционно-управляемых манипуляторов, а также  надувных, тонкопленочных конструкций. Будут совершенствоваться и сами технологии сборки за счет появления новых материалов, конструкторских решений, систем  автоматического управления робототехническими средствами, в комплексе с управлением участием космонавтов (подобно случаю с установкой радиотелескопа КРТ-10 во время полета комплекса «Салют-6»– «Союз-34»).

Не трудно заметить, что во всех рассматриваемых проектах создания крупногабаритных конструкций на орбите, как-то, обходятся и не рассматриваются чрезвычайно важные вопросы технологий сборочных операций, обслуживания и безопасности. Молчаливо полагается, что эти вопросы решаются технологиями стыковки и космонавтами.

В каких же случаях необходим сборочный комплекс. Что же должен из себя представлять орбитальный сборочный комплекс, обеспечивающий сборку, подготовку к эксплуатации, поддержание в рабочем состоянии, доставку на рабочие орбиты, запуск аппаратов для исследования дальнего космоса и ряд других не менее важных функций.

Огромный опыт, накопленный за время пилотируемых полетов, большой объем исследований в области технологий обработки материалов, сборки и т.д. на орбите, – позволяют говорить о том, что строительство таких сложных и долговременных конструкций, какими являются космические аппараты, должно двигаться по пути переноса завершающих сборочных работ на орбиту. В этом смысле, под строительством в космосе можно понимать сборку и подготовку к работе на орбите любого космического аппарата, который, будучи доставлен на орбиту в виде функциональных модулей и элементов в компактном (сложенном) виде, собирается затем автоматически или с помощью сборочных роботов и дистанционно управляемых манипуляторов, в частности осуществляется:

Логика развития космической деятельности неминуемо ведет к «заатмосферному строительству», как называл то, о чем мы говорим, К.Э. Циолковский. Правомочность такого утверждения на любые космические проекты можно, конечно, оспаривать. Но если сузить проблему до различных крупногабаритных и супер-больших конструкций, то тут альтернатив сборке в космосе сейчас не просматривается.

В самом деле, – уже сейчас имеется ряд насущных задач освоения космоса, для решения которых необходимы сооружения, своими габаритами существенно превышающие размер грузовых контейнеров современных ракет-носителей. В результате сборку и даже изготовление отдельных элементов подобного рода сооружений придется производить непосредственно в космическом пространстве.

Причем, к крупногабаритным космическим конструкциям можно отнести не только многозвенные, модульного типа орбитальные комплексы (а в будущем и более сложные сооружения типа спутниковых солнечных электростанций и научно-производственных баз на Луне и планетах), но и отдельные элементы и устройства космических аппаратов, также обладающие достаточно большими размерами. Ярким примером являются российские космические станции «Салют», «Мир» и международная космическая станция МКС.

Дальнейшие шаги в этом направлении потребуют как удешевления технологий запуска, так и создания совершенно новых наземных и космических орбитальных инфраструктур. Потребуется строительство в космосе, можно сказать, производств с новыми технологиями сборки, обслуживания и ремонта КА (космических аппаратов, — ред.) различного назначения.

Без особого преувеличения можно сказать, что развитие околоземной инфраструктуры, обеспечивающей сборку, подготовку к эксплуатации, ремонт, сервисное обслуживание и другие необходимые операции непосредственно на околоземной орбите, позволит получить решающее преимущество во всех сферах космической деятельности.

Еще в 2008 году Роскосмос предложил создать пилотируемый сборочный комплекс на околоземной орбите. Руководство страны на Совете безопасности 11 апреля того же года поддержало эту идею. На таком комплексе могли бы собираться корабли и подготавливаться к полетам слишком тяжелые, чтобы стартовать с Земли. Очевидно, что создание производств на орбите спутника Земли позволило бы кроме возможностей по созданию тяжелых и сверхтяжелых КА и конструкций, существенно повысить эффективность полезной нагрузки за счет уменьшения требований к прочности доставляемых элементов и  уменьшения, так сказать «отходов»,  не участвующих в сборке.

Понятно, что создание  подобного комплекса потребует решить целый ряд сложнейших технических задач, и в том числе создать необходимые робототехнические средства, без которых трудно представить эффективную работу такого комплекса.

И вот сейчас, это не секрет, практически во всех странах так называемого «космического клуба»  уже работают над проектами космических ремонтных,  сборочных роботов различной конструкции, и технологиями их применения. Предполагается, что все операции должны осуществлять в автономном и/или дистанционно-управляемом режимах.

 

 

Робот-манипулятор Canadarm

Ярким примером является созданный канадцами робот-манипулятор Canadarm, который отправился в первый раз в космос на борту Шаттла в 1981 году. Преемник этого робота, манипулятор Canadarm 2, успешно работает и по сей день на борту Международной космической станции (МКС), помогая астронавтам выполнять ряд сложных работ по стыковке со станцией автоматических грузовых кораблей,не выходя в открытый космос, и помогая во время выхода в открытый космос.

Canadarm2 and JEMRMS

Манипулятор Dextre на МКС

А в настоящее время Канадское космическое агентство заканчивает разработку манипулятора следующего поколения Next Generation Canadarm (NGC). Более гибкий и более компактный, чем его предшественник, манипулятор NGC разработан специально для выполнения сложных операций по ремонту и дозаправке спутников топливом прямо на околоземной орбите.

Проект NGC является не только обновлением технологий роботизированных манипуляторов, он является ее значительным расширением. В состав нового комплекса входят подсистемы и компоненты, которые позволят с помощью манипулятора производить автоматические процедуры по подводу, стыковке, обслуживанию и расстыковке космических аппаратов и проведение их ремонта с дозаправкой в открытом космосе. Все это реализуется канадцами в виде пяти основных компонентов, которые в итоге станут одной единой системой.

Манипулятор Next-Generation Large Canadarm, созданный специалистами компании MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd, является более компактным вариантом манипулятора Canadarm 2. который состоит из пяти секций и имеет длину 15 метров. Манипулятор имеет шесть степеней свободы, современное аппаратное обеспечение и высокоинтеллектуальную систему управления, что позволяет с его помощью выполнять ряд различных операций, от стыковки большого грузового космического корабля, до ювелирных действий, требующихся при ремонте космических аппаратов. Манипулятор имеет телескопическую конструкцию и в сложенном состоянии занимает объем менее пяти кубических метров, что позволит его устанавливать на небольших космических кораблях класса Orion, которые разрабатываются в настоящее время.

Лето 2005 года Астронавт Стивен Робинсон стоит на ножной платформе, установленной на манипуляторе SSRMS, или Canadarm2 (миссия STS-114)

По конструкции второй манипулятор серии NGC, Next-Generation Small Canadarm, является 2.5-метровым вариантом манипулятора Dextre, манипулятора, также используемого на борту МКС в настоящее время, работающего самостоятельно или совместно с большим манипулятором Canadarm 2. Назначением малого манипулятора NGC является работа с наборами специализированных инструментов, предназначенных для ремонта спутников, с помощью которых можно будет менять узлы и компоненты космических аппаратов, удалять защитные покрытия и теплоизоляцию, резать и оголять провода, закрывать, открывать вентили и клапана. При этом, все вышеописанные действия могут производиться как в автоматическом режиме, так и человеком-оператором с помощью дистанционного управления.

Третьей частью разрабатываемой системы является испытательный стенд Proximity Operations. В конструкции этого стенда использованы промышленные робототехнические автоматизированные системы, которые служат для моделирования процедуры сближения двух космических кораблей, совершающих стыковку. Моделирование охватывает маневры подхода и сближения, включает реалистичное освещение и несколько точек обзора с помощью установленных на моделях кораблей камер.

Часть системы, называемая Semi-autonomous Docking System, разработана для испытаний алгоритмов программного обеспечения и аппаратных средств новых стыковочных узлов и манипуляторов. Стыковки космических аппаратов успешно совершались людьми уже на протяжении почти половины столетия, но одно дело, когда в автоматическом режиме стыкуются два нормально функционирующих и управляемых космических корабля, а другое — когда в стыковке принимает участие неисправный космический аппарат, нуждающийся в ремонте, или аппарат, полностью исчерпавший запас топлива в своих баках.

Все предыдущие четыре компонента будущей системы работают под единым управлением, осуществляемым пятой частью, системой NGC Missions Operations Station. Эта часть представляет собой «центр управления полетом в миниатюре», который управляет каждым компонентом в отдельности, решая единую для всех сложную задачу.

 

Европейский манипулятор ERA

 Европейский манипулятор ERA (англ. European Robotic Arm) — дистанционно управляемый космический робот-манипулятор, созданный ЕКА для сборочных работ и обслуживания российского сегмента Международной космической станции.

Схема манипулятора ERA

Внешний вид манипулятора ERA

ERA — высокотехнологичное устройство робототехники, обладающее рядом уникальных особенностей. Одной из наиболее интересных функций является способность перемещаться между заранее определёнными базовыми креплениями, установленными на станции, используя собственную систему управления. Это даёт возможность многократно расширить зону полезной работы манипулятора при этом не загружая оператора, и достигается благодаря универсальной конструкции двух концевых эффекторов, которые могут действовать как рабочие органы или присоединяться к креплениям, размещённым на обшивке станции — базовым точкам (англ. basepoints). Так как главный манипулятор станции «Канадарм-2» не может работать на российском сегменте МКС из-за ряда конструктивных ограничений, ERA будет служить основным манипулятором РС МКС и выполнять следующие задачи:

Робот разработан по заказу Европейского космического агентства консорциумом европейских космических фирм с Dutch Space в качестве главного подрядчика и 22 фирм-субподрядчиков ещё из восьми стран ЕС. Согласно первоначальному плану ERA и базовые точки крепления должны были быть размещены на российской Научной энергетической платформе (НЭП) и запущены вместе с ней на борту шаттла. Манипулятор должен был использоваться для установки и развёртывания комплекса солнечных батарей на НЭП, однако из-за катастрофы «Колумбии» количество полётов шаттлов было сокращено и от энергетической платформы пришлось отказаться.

Новым местом размещения ERA стал Многофункциональный лабораторный модуль «Наука», созданный ГКНПЦ имени Хруничева, на основе резервного модуля ФГБ-2. На нём будут размещены базовые точки крепления и устройство управления манипулятором.

Устройство

Схема управления работой ERA

ERA состоит из автономного передислоцируемого манипулятора, и комплекса систем управления, включающего в себя пункт управления размещённый на станции, наружный пульт управления, с помощью которого манипулятором может управлять космонавт во время ВКД и наземный пункт управления.

Манипулятор является симметричным механизмом, имеющим семь степеней подвижности. Он имеет в длину 11 метров и состоит из следующих частей:

Сервис на орбите

Достаточно интересный вариант, разрабатываемый уже сейчас, это продление жизни спутниковых группировок. После запуска космического спутника он постепенно вырабатывает свой рабочий ресурс и в конце концов выходит из строя. Пока неисправности на борту спутника могут быть диагностированы только удаленно, используя телеметрические данные и логические рассуждения. Возможны, конечно, исправления и обновления программного обеспечения, но гайки и болты подкрутить было нельзя. В результате даже если спутник работает хорошо, он может потерять работоспособность всего за несколько лет вместо типичного 15-летнего срока службы.

Если бы можно было активно ремонтировать и восстанавливать спутники на геосинхронной орбите, и по мере необходимости переводить их на новые орбиты, то удалось бы продлить срок их эксплуатации и существенно снизить затраты на создание и запуск новых.

 

Еще в далеком уже 1986 году появилась статья «Космосервис на орбите» Летчика-космонавта СССР П. Поповича и ведущего конструктора А. Желудкова. Они писали:

Когда на орбите находятся «… не один, а много однотипных или близких по конструкции космических объектов. Тогда скорее всего целесообразно размещать на орбиты постоянно действующие специализированные корабли для ремонта и обслуживания всех подобных объектов. На борту их может храниться довольно обширная номенклатура запасных деталей и узлов, постоянно пополняемая с Земли. По особому графику, по мере наступления плановых сроков технического обслуживания, космический корабль-ремонтник мог бы подлетать то к одному, то к другому космическому объекту и выполнять все необходимые работы. Он же, очевидно, будет оперативно устранять и более сложные нарушения, отказы и повреждения, если такие возникнут. Чем сложнее и дороже космические объекты, будь они пилотируемыми или автоматическими, чем больше их действует в околоземном или ином космическом пространстве, тем более оправдан такой вариант системы технического обслуживания и ремонта…А разве исключен вариант, когда специализированный аппарат не облетает аппараты, нуждающиеся в техническом обслуживании и ремонте, а они подходят к нему в нужное время?».  Отметим, что не менее интересен вариант, когда космический буксир доставляет нуждающийся в обслуживании КА к ремонтной базе типа ОССК

Сейчас и наступило время когда на орбите находятся сотни КА, их становится все больше, а своевременное обслуживание которых может существенно сократить затраты по их содержанию. Это может быть выполнено даже на коммерческой основе. Как показали последние сообщения, созданием средств для обслуживания, ремонта и заправки спутников на орбите для продления их периода эксплуатации США занимаются очень серьезно. Так военное Агентство перспективных исследовательских проектов США (DARPA) спонсировало проект по созданию роботизированного КА, который может восстанавливать спутники, даже не предназначенные для ремонта и в настоящее время находящиеся на орбите. Государственно-частная программа Robotic Service of Geosynchronous Satellites (RSGS) использует десятилетние наработки DARPA и Военно-морской исследовательской лаборатории США, а также достижения университетских исследователей и космических агентств во всем мире.

В управлении перспективных исследований министерства обороны США DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) изучаются возможности ремонта и дозаправки топливом находящихся на орбитах спутников с помощью автономных роботов космического базирования. В 1999 году руководство DARPA поставило вопрос об обеспечении таких работ, исключая применение дорогостоящего многоразового транспортного космического корабля (МТКК) «Спейс Шаттл». Наиболее важными для реализации новой концепции, получившей название «Орбитал экспресс» считаются исследования и разработки по следующим четырем направлениям: автономный транспортный и роботизированный орбитальный аппарат (ОА) ASTRO (Autonomous Space Transporter and Robotic Orbiter); конструкции спутников, позволяющие их эксплуатировать с помощью ОА; аппаратура сопряжения для стыковки космических аппаратов (КА) и ОА ASTRO; новые виды топлива, передаваемого с обслуживающего аппарата на спутник.

Сложности в этом деле конечно есть, и немалые. Для обслуживания спутники необходимо оборудовать универсальными интерфейсами. Но разные космические аппараты разрабатываются разными конкурирующими компаниями по собственным технологиям, и добиться создания единых стандартов для всех них крайне сложно. Но процесс пошел и  эффект может быть весьма значительный в различных областях космической деятельности, что приведет, в том числе, и к уменьшению «мусора» летающего на орбите Земли.

Следует отметить, что с серьезными задачами сборки и даже ремонта и обслуживания спутниковых группировок могут справиться небольшие КА. Необходимы хорошо оснащенные роботизированные сборочно-ремонтные базы на орбите с большим ресурсом существования.

ОССК — завод на орбите

В свете опыта, полученного при использовании роботов и дистанционно-управляемых манипуляторов на орбитальных станциях, наработок в ведущем «космическом колледже» РФ — Бауманском, представляется, что наиболее осуществимым вариантом является  обслуживание  спутниковых группировок, а в перспективе и организация сборочного процесса крупных космических конструкций различного назначения, создав на орбите обитаемый сервисно-сборочный комплекс (ОССК). ОССК — это должно быть фактически производство, оснащенное необходимым контрольно-испытательным оборудованием, роботизированными средствами, дистанционно-управляемой манипуляционной техникой, на котором будут базироваться элементы для сборки, а также весь комплекс необходимого для сервиса, сборки и подготовки к функционированию КА и ККК. Прототипом такого комплекса может быть, например,  часть МКС, оснащенная модулем, подобным МЛМ «Наука», разработанного ГКНПЦ им. М.В Хруничева по заказу ПАО «Роскосмос» (предложения, разработаны в РКК «Энергия»). На модуле «Наука» уже установлен европейский робот-манипулятор ERA длиной 11,3 метра, массой 600 кг, созданный для обслуживания российского сегмента МКС. Робот может захватывать и перемещать крупные модули МКС массой до 8000 кГ, с точностью до 5 миллиметров.

В результате,  ОССК , работающий как «завод на орбите», мог бы решать широкий круг задач, существенно расширив диапазон возможностей собираемых и обслуживаемых КА. На базе ОССК можно было бы выполнять работы и по заказу, такие, как:

Соответственно, в состав оборудования ОССК должно входить вспомогательное технологическое оборудование, предназначенное для выполнения следующих работ на ККК или крупногабаритного КА:

ОССК, по-видимому, должен  включать в себя два обитаемых модуля жестко соединенных между собой и охватывающих собираемую конструкцию. Внутри модулей должны располагаться посты операторов управления двумя манипуляторами, которые установлены на этих модулях. Один из манипуляторов осуществляет захват элементов собираемой конструкции, доставляемых на орбиту с Земли. Второй манипулятор осуществляет контрольно-инспекционные  или вспомогательные функции в процессе сборки.

Конструкция должна собираться на опорах (в стапеле), универсальные захваты которых должны обеспечивать необходимые перемещения всей собираемой конструкции в процессе сборки.

Конструкция ООСК, средств инспекции и контроля должны предусматривать возможность постоянного контроля сборочного процесса и диагностику в процессе его запуска в эксплуатацию.

После выполнения всего комплекса сборочных предпусковых и пусковых работ дальнейшая работа должна осуществляться согласно назначению и технологическим особенностям крупногабаритной конструкции или большого КА на орбите или в дальнем пространстве.

В процессе сборки отладки, проведения сервисных операций, или даже ремонта КА и других крупногабаритных конструкций, проведения инспекционных действий и контроля, неизбежно понадобится один или несколько свободно летающих дистанционно управляемых робототехнических модуля (РТМ),  единую систему со средствами управления, расположенными на ОССК.

Такие космические робототехнические комплексы (КРТК) могут быть востребованы для всех операций, связанных инспекционным осмотром, контролем, малогабаритных «своих и чужих» КА, а также с   поддержанием геометрической формы, наведения и поддержания ориентации в процессе монтажа крупногабаритной конструкции на орбите.

Конструктивно, РТМ может представлять из себя блок, оснащенный стыковочными и рабочими манипуляторами. Стыковка с КА и перемещение на внешней поверхности КА осуществляется стыковочными манипуляторами, «башмаки» которых оснащены электро-механическими управляемыми захватами.

Перемещение в открытом космосе по всем 6-ти степеням подвижности осуществляется за счет реактивных импульсных двигателей малой тяги, по командам с ПДУ в дистанционном режиме и под управлением бортовой системы управления движением в автономном режиме. Точный разворот вокруг центра масс окрестности места стыковки осуществляется с применением инерциальной системы разворота и стабилизации.

ОССК и 3D-печать

Аддитивные технологии — одно из перспективнейших направлений развития космических технологий. 3D-печать уже активно используется в аэрокосмической отрасли для изготовления прототипов, деталей двигателей и оснастки. Ее применение позволяет производителю удешевить продукцию, повысить ее эксплуатационные характеристики, а также значительно сократить время изготовления отдельных изделий. К аддитивным технологиям так или иначе обращаются все крупные компании, связанные с аэрокосмическим производством.

В основном, с помощью 3D-печати производят части двигателей. Так, американская компания Aerojet Rocketdyne заключила контракт на 1,6 миллиарда долларов на производство ракетного двигателя RS-25, часть деталей для которого будет изготовлена на 3D-принтере. Производство одной детали традиционными методами могло занять полгода — 3D-печать позволила Aerojet Rocketdyne сократить сроки и издержки, значительно ускорить процесс производства прототипов. Помимо этого, компания с успехом применяет аддитивные технологии в других проектах.

Другая американская компания Rocket Lab занялась строительством первой в Новой Зеландии станции для орбитальных запусков. Именно оттуда планируется запустить первую в мире ракету, кислородно-углеводородный двигатель которой полностью напечатан на 3D-принтере.

Компания SpaceX провела успешные испытания напечатанных на 3D-принтере двигателей SuperDraco, которые будут использоваться в космическом корабле Dragon, а также работает над системой реактивной тяги Raptor Rocket.

Другие промышленные гиганты не остановились на двигателях. Компания Blue Origin использовала более 400 напечатанных на 3D-принтере деталей в рамках первого полета New Sheppard в июне 2015 года.

А концерн Boeing заключил контракт с Oxford Performance Materials, ведущим специалистом по аддитивному производству, на изготовление 600 напечатанных на 3D-принтере деталей для новых космических такси Starliner.

Аддитивные технологии применяются также в перспективных проектах недалекого будущего. NASA использует продвинутые методы в подготовке марсианской миссии : 3D-печать уже используется для создания прототипов, производства деталей в космосе и даже для изготовления комплектующих двигателя будущего корабля, который отправится на Марс.

Компания Made In Space разработала и успешно испытала 3D-принтер, способный осуществлять печать в вакууме в условиях низкой гравитации. По словам представителей компании, теперь 3D-печать станет возможна не только на борту Международной космической станции, но и в открытом космосе. Запуск нового принтера на МКС состоялся сегодня (22 марта) .

Новый высокотехнологичный 3D принтер, известный как The Zero-Gravity, будет первым шагом в космическом промышленном производстве во Вселенной.

Аэрокосмическая отрасль России также начинает внедрять 3D-печать. Для этих целей в распоряжение корпорации «Роскосмос» поступил уникальный отечественный 3D-принтер «Роутер 3131» с большим печатным полем. Он будет создавать элементы космических аппаратов.

Уникальный отечественный 3D принтер «Роутер-3131», изготовленный специально для нужд аэрокосмической отрасли, будет создавать элементы КА пока на Земле.

Использование 3D технологий позволило бы еще более повысить эффективность обслуживания и ремонта на орбите, позволяя прямо на борту  или даже в открытом космосе создавать необходимые конструктивные элементы, получая по информационным каналам с Земли цифровые чертежи, а не «живые» детали.

3D принтеры для создания в космосе крупногабаритных конструкций.

NASA в рамках программы NIAC в 2013 году выделило компании Tethers Unlimited,Inc. (TUI) 500 тыс. долл. на дальнейшее развитие технологии автоматизированной сборки в космосе SpiderFab.

В основе технологии лежит трасселятор (Trusselator) – устройство, представляющее собой своеобразную помесь 3D-принтера и вязальной машины. Устройство в настоящее время успешно проходит испытания в лаборатории.

На одной стороне цилиндрического корпуса расположена катушка с нитью (в качестве сырья устройство использует пластик, например углеволокно), а на другом находится экструдер, через который выдавливаются три основные трубы будущей фермы или другой конструкции. Ферма усиливается путем обмотки нитью, в итоге робот длиной около метра может создать ферму длиной в десятки метров.

Робот-трасселятор с помощью манипулятора и специального сварочного аппарата сможет соединять исходные фермы в большие сложные конструкции и покрывать их солнечными панелями, светоотражающей пленкой и выполнять другие операции, в зависимости от целей миссии. Тип трасселятора может быть разным, например он может производить круглые или квадратные трубы различного диаметра и толщины.

Трасселятор может строить крупногабаритные конструкции, например километровые рамы для массива солнечных панелей.

Трасселятор размером с наноспутник может изготовить ферму длиной 10 и более метров.

Роботы SpiderFab будут оснащены экструдером, выдавливающим готовую пластиковую трубу, барабанами-контейнерами большой ёмкости с сырьем, и манипуляторами для осуществления сборки большой конструкции из изготовляемых элементов.

В настоящее время конструкции, которые отправляются в космос, имеют огромный избыточный запас прочности для того, чтобы выдержать перегрузки при старте. Обычно в космосе такие сверхпрочные конструкции не нужны, зато нужен очень большой размер, например, для телескопов-интерферометров, радиоантенн, солнечных зеркал, солнечных электростанций и других подобных конструкций. Аппараты SpiderFab позволит строить именно такие конструкции: легкие, крупногабаритные и с низкой стоимостью жизненного цикла.

Все необходимые части орбитального производственного комплекса SpiderFab можно вывести в космос с помощью существующих ракет-носителей. Фактически, даже при нынешних технологиях SpiderFab позволяет реализовать прорывные проекты, вроде строительства космических станций за орбитой Луны или солнечных электростанций мощностью в сотни мегаватт. При этом стоимость конструкций, произведенных с помощью SpiderFab, будет относительно небольшой. Одним из примеров использования SpiderFab может быть строительство космического радиотелескопа стоимостью $200 млн. с диаметром антенны более 100 м. О таком инструменте астрономам сегодня приходится только мечтать, но технология SpiderFab может сделать эту мечту реальностью уже в ближайшие десятилетия.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code