Малый космический аппарат “Лебедь”

В настоящее время не существует космического аппарата класса наноспутник, который
может самостоятельно изменить свою орбиту с геоцентрической до межпланетной. Для
решения данной задачи в представленном проекте использован гелиороторный
двухлопастный солнечный парус, управляемый с помощью эффекта Джанибекова.
В представленном проекте МКА «Лебедь», осуществляемом студенческим
коллективом в МГТУ им. Н.Э. Баумана, разрабатывается наноспутник,
способный с помощью солнечного паруса самостоятельно выйти с
геоцентрической траектории на отлетную межпланетную, провести
исследование и передать данные на Землю.
С помощью данного аппарата предполагается изучить деградацию поверхности
солнечного паруса при микрометеоритном воздействии во время межпланетного перелета.
Изучается также вопрос установления связи и передачи данных с аппарата,
стабилизированного вращением, но при этом периодически изменяющего свою ориентацию
в пространстве. Рассматриваются различные варианты осуществления связи при условии
сохранения момента инерции космического аппарата в заданном диапазоне значений.
Другой нерешенной на практике проблемой является управление космическим
аппаратом с солнечным парусом, который покидает сферу действия Земли. В данном
проекте предлагается оригинальный способ управления аппаратом и тип орбиты для
осуществления этого способа.
Управление космическим аппаратом основано на применении эффекта Джанибекова.
Солнечный парус, изготовленный в виде светоотражающей ленты, имеет разные
коэффициенты отражения с противоположных сторон, что обеспечивает разную тягу при
различных положениях наноспутника.

На аппарат будут установлены специальные выдвигающиеся штанги, посредством которых
спутник сможет контролировать свою ориентацию в пространстве. Для начальной раскрутки
спутника с целью придания ему некоторого кинетического момента, используются
электронагревные реактивные двигатели.

Перелёт осуществляется по некеплеровой орбите. Важная особенность перелёта по
данной схеме – это отсутствие падения высоты перигея. В результате такого перелета
космический аппарат со временем покинет сферу действия Земли.
Характерной особенностью данного аппарата является то, что для обеспечения его
стабилизации вращением необходимо создать некоторый кинетический момент на КА с
помощью внешних сил. Ранее для этого предлагалось использовать реактивные двигатели
с некоторым запасом рабочего тела.
В данном проекте рассматривается вариант создания составного космического аппарата,
который запускается как целый, а затем две его половины начинают вращаться в
противоположные стороны и обеспечивают необходимую для развертывания солнечного
паруса угловую скорость.
Таким образом, при использовании данной схемы, появляется возможность уменьшить
массу рабочего тела на борту космического аппарата, а также снизить энергопотребление.
После окончания развертывания паруса, спутник разделяется на две части и они в
дальнейшем действуют автономно. Данная схема также позволяет уменьшить массу одной
из этих частей (осуществляющей перелет) с тем, чтобы повысить эффективность ее
маневрирования за счет сил светового давления.