Výrobci malých družic vyzkouší techniku deorbitace

Firma TriSept Corp. oznámila plány na otestování demonstrační mise komerčních technologií, které mají prověřit možnosti výsuvného vodivého drátu. Tato technologie by měla pomoci malým družicím urychlit na konci jejich služby vstup do atmosféry. O výrobu samotného drátu se postará firma Tethers Unlimited a vynesení má v příštím roce zajistit firma Rocket lab prostřednictvím své rakety Electron. Projekt nazvaný Dragracer byl oznámen 5. srpna a měl by otestovat technologii označovanou jako Terminator Tape, kterou firma Tethers Unlimited vyvinula ve svém sídle v Seattlu. Společnost TriSept sídlí ve Virginii a zaměřuje se na plánování, integraci a správu malých družicových misí. Společně s firmou Millennium Space Systems, která zajistí výrobu družice, by tyto společnosti chtěly otestovat metodu spolehlivého a jednoduchého systému pro stažení družic do atmosféry.

Terminator Tape je sice jen tenký drát, ale očekává se, že bude klást okolnímu prostředí odpor a tím urychlí vstup malé družice do atmosféry, čímž přispěje k redukci kosmického odpadu. „Jedním z našich partnerů v této misi je Tethers Unlimited,“ řekl Jason Armstrong, ředitel služeb startovních integrací ve firmě TriSept při rozhovoru pro portál spaceflightnow a dodává: „Dělají rozvinovací zařízení pro dráty, takové struktury s uloženou energií. Po rozvinutí se změní celková struktura družice a tím i její odpor vůči okolnímu prostředí.

Od založení v roce 1994 zajistila firma TriSept integraci více než 200 družic na dvaceti raketách startujících z třinácti různých míst.

Od založení v roce 1994 zajistila firma TriSept integraci více než 200 družic na dvaceti raketách startujících z třinácti různých míst.
Zdroj: https://spacenews.com

Stavbu 25 kg vážící družice pro misi Dragracer zajistí společnost Millennium Space Systems vlastněná Boeingem, která sídlí v kalifornském městě El Segundo. Ke stavbě se podle vyjádření firmy TriSept použije družicová platforma s názvem Raptor, která vychází z cubesatové konstrukce velikosti 12U. Ke startu by podle Armstronga mohlo dojít už na začátku roku 2020 v rámci sdíleného startu rakety Electron, při kterém Dragracer poletí s jinými družicemi.

Malé družice testovaly zařízení pro deorbitaci již dříve – ať už šlo o plachty či dráty. Ale mnoho z těchto družic testovalo deorbitaní systémy až na konci jejich misí – často i několik měsíců či let po startu. Experimenty s dráty ve vesmíru dávaly smíšené výsledky a mnoho zařízení mělo problém se samotným odvíjením. Podle Armstronga tedy mise vyhrazená pouze k testování této technologie, jako třeba Dragracer, umožní inženýrům vyhodnotit přínosy tohoto systému prakticky okamžitě. „Místo toho, aby byl systém připojen k družici, která odstartuje a pak létá tři až pět let, načež odvine svůj drát a čeká, co se změní, Dragracer je pouze o zkoušce tohoto systému,“ uvedl Armstrong.

Dragracer by se měl po startu rozdělit na dvě prakticky identické části – lišit se budou v jediném detailu – jedna část bude vybavena systémem Terminator Tape, druhá nikoliv. Inženýři tak budou mít možnost porovnávat, jak se mění oběžná dráha obou částí v průběhu času. „Ihned po oddělení od rakety se obě poloviny družice od sebe rozdělí – pak budeme moci začít s rozvinováním drátu na jedné družici – okamžitě tak získáme data, která definují možnosti tohoto systému,“ popisuje Armstrong.

Princip fungování systému Terminator Tape.

Princip fungování systému Terminator Tape.
Zdroj: http://www.tethers.com

Síly gravitačního gradientu budou drát tahat ve vertikální orientaci, čímž by měla být stabilizována orientace družice a zvýšen odpor vůči okolnímu prostředí. Předletová simulace naznačuje, že by Terminator Tape měla stáhnout část s tímto systémem do atmosféry za dva až čtyři týdny. Naopak druhá část (bez tohoto systému) by podle Armstronga měla na svůj zánik čekat 8 – 12 měsíců. Inženýři potřebují zjistit, které druhy deorbitačních zařízení fungují nejlépe pro různé druhy družic.

Naším cílem je získat skutečná data z letu, abychom mohli potvrdit naše analýzy. Pak můžeme použít škálovací faktory, abychom určili, jak velký mechanismus je potřeba pro specifickou velikost družice, aby bylo dosaženo jejího zániku za daný čas,“ popisuje Armstrong. V rámci mise Dragracer bude mít firma TriSept na starost integraci družice s raketou Electron a také zajistí dispenser pro uložení a následné uvolnění družice na oběžné dráze.

Řekl bych, že systém Terminator Tape má výhodu v tom, že má mnohem menší objem a hmotnost,“ zamýšlí se Armstrong a dodává: „Je také mnohem méně složitý, pokud jde o schopnosti, které potřebujete k ovládání a používání systému. Na palubě potřebujete mít jen malý časový obvod s drobnou baterií. To je opravdu velmi atraktivní. Nezavádíte do procesu další rizika ani žádné složité systémy.

Na zajímavý náklad se těší i firma RocketLab, která svůj účast potvrdila i v následujícím prohlášení: „Tato sdílená mise na palubě našeho Electronu je velmi důležitá, protože firma Millennium Space Systems, podporovaná zkušeným integračním týmem společnosti TriSept, řeší jednu z největších výzev, před kterou dnes stojí naše odvětví. Těšíme se na úzkou spolupráci s těmito dvěma inovátory kosmického průmyslu během přípravy na start programu Dragracer.“ Pokud se systém Terminator Tape při této misi osvědčí, mohl by se stát velmi žádaným a ověřeným prvkem pro výrobce malých družic.

Přeloženo z:
https://spaceflightnow.com/

Zdroje obrázků:
https://s.yimg.com/…/5aba4b4bcbd29514a7d2569a8e41acbf
https://spacenews.com/wp-content/uploads/2019/08/rsz_1dscn4710-879×485.jpg
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/…/2019/08/terminatortape.jpg
http://www.tethers.com/papers/TermTapeSpace2009.pdf

Výrobci malých družic vyzkouší techniku deorbitace, 5.0 out of 5 based on 10 ratings
Pin It
(Visited 2 157 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (10 votes cast)
(Visited 2 157 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


33 komentářů ke článku “Výrobci malých družic vyzkouší techniku deorbitace”

  1. pbpitko napsal:

    Zaujímavé, dúfam že bude fungovať.

  2. atlas napsal:

    Zaujimave, som velmi zvedavy ci to bude fungovat.
    Hadam o polroka si precitame o uspechu tohoto projektu.

  3. David R. napsal:

    Dovolím si upřesnit, o co se jedná. Upřesnění si žádá zejména tato věta – cituji:
    „Terminator Tape je sice jen tenký drát, ale očekává se, že bude klást okolnímu prostředí odpor“
    Skutečnost je mnohem zajímavější. Jde o 250 m dlouhý vodič, který se pohybuje v magnetickém poli Země, pro zjednodušení řekněme, že po polární dráze, a tedy kolmo na siločáry pole. Tím se na něm indukuje stejnosměrné napětí, a i když magnetické pole Země není kdovíjak silné, díky délce vodiče a zejména slušné rychlosti pohybu, vzniká „zadarmo“ napětí asi 100 V. Prostředí ve výšce 400 km je sice řídké, ale dosti ionizované. Kladné napětí na jednom konci (či spíše polovině) vodiče tedy přitahuje volné elektrony, zatímco druhá polovina vodiče přitahuje kladné ionty. Ty se samozřejmě na vodič nepřilepí, ale „dostanou od něj svůj elektron“, který projde vodičem z jeho opačné poloviny. Tím vzniká ve vodiči stejnosměrný elektrický proud. Proud v magnetickém poli působí na vodič silou F (učivo ZDŠ). Jak velí zdravý rozum, tato síla působí proti pohybu vodiče – brzdí jej (jinak by šlo o perpetuum mobile). Zbývá ještě dodat, že nejde o tenký drát, ale pásek, a to docela široký, až 5 cm. To proto, aby na svůj povrch nachytal co nejvíc elektronů a iontů. Celá věc je elegantně jednoduchá a naprosto spolehlivě funkční, i když pochopitelně „brzdný výkon“ závisí na sluneční aktivitě atd. Cílem pokusu je jednak toto demonstrovat, jednak (a možná především) vyzkoušet rozvinování pásku. Jestli se nezamotá apod. U větších družic pak budou ještě delší pásky, na kterých vznikne větší napětí. Díky tomu pochytají více iontů (délka krát napětí). Proud bude větší, a navíc bude protékat delším vodičem. Pokud se nemýlím, 10 x delší vodič by měl vyvinout 1000x větší brzdnou sílu, a to už je docela zajímavé, ne? Kdyby to byl jen tenký drát, co klade odpor okolnímu prostředí, brzdná síla by byla větší pouze desetkrát …

    • Dušan Majer napsal:

      Díky za doplnění a rozšíření.

    • Tomáš Kratochvíl napsal:

      Zdravím, zajímavý koncept a mechanismus funkce. V popisu mluvíte o elmag. indukci stejnosměrného napětí. Tomu je třeba se zásadně vyhnout. SS napětí se nemůže nikam indukovat, proto se nedá transformovat na jiné hodnoty. To umí jen měnící se pole, naidukované napětí musí být střídavé, i když v tomto případě zřejmě s velmi nízkou frekvencí.

      • pbpitko napsal:

        Áno, to sa mi zdá rozumnejšie. Brzdný mechanizmus bude pracovať zrejme na inom princípe ako to je popísané v článku.
        Ale ak by celá zostava bola spojená kovovým drôtom, na jednom konci by bola družica a na druhom malé protizávažie mohla by zostava rotovať okolo spoločného ťažiska, teda jeden koniec drôtu by sa pohyboval voči druhému rozdielnou rýchlosťou (ale rovnakou uhlovou rýchlosťou), to by už mohlo vo vodiči indukovať nielen elektrické napätie ale skrz plazmu aj elektrický prúd, čím by sa uzavrel elektrický obvod. Zo zostavy by
        tak vzniklo čosi ako kotva na krátko a fungovalo by to podobne ako elektromotor.
        Nebude to žiadne perpetum mobile, energia by sa čerpala z magnetického poľa Zeme, čím by sa nepatrne znížilo magnetické pole Zeme. Nebojte sa že časom takto magnetické pole zeme zanikne a prestane nás chrániť pred kozmickým žiarením. Jednak to zníži magnetické pole Zeme naprosto nepatrne, jednak pole sa „dobyje” z magnetického poľa slnka a medzi-galaktického magnetického poľa.

        • pbpitko napsal:

          Vypadlo mi „aj medzi-hviezdné pole”. Sorry.

        • Maniak napsal:

          Soustava dvou těles spojených drátem bude mít vázanou oběžnou rychlost dle společného těžiště, ale nebudou kolem něj rotovat. Jedno těleso bude nahoře a druhé dole a budou drát napínat silou úměrnou délce drátu a výšce oběžné dráhy.
          Jde o to, že těleso nahoře by samo o sobě obíhalo pomaleji, ale je nuceno obíhat větší rychlostí než orbitální, takže odstředivá síla bude větší než by odpovídalo jeho orbitě – dolní těleso analogicky.

          • pbpitko napsal:

            No, áno nebudú rotovať okolo spoločného ťažiska ale budú okolo neho obiehať.
            🙂

      • Jan Jančura napsal:

        Pravdu má p. David R. Podle zákona elektromagnetické indukce se při pohybu vodiče v magnetickém poli v něm indukuje skutečně stejnosměrné napětí, ne střídavé, vše přesně tak, jak popsáno v jeho příspěvku.

        • pbpitko napsal:

          Čo je stejnosmerný prúd ? Iba dočasný stav striedavého. Podľa Maxwellových rovníc žiaden elektrický prúd sa pri nemennom magnetickom poli nikdy nemôže vytvoriť. Elektrický prúd sa môže vytvoriť iba v premennom magnetickom poli, prípadne. pohybom vodiča v nehomogennom magnetickom poli, čo je typický prípad nehomogenného zemskéhé magnetického poľa. Ale stejnosmerný prúd môže vygenerovať magnetické pole.
          Stejnosmerný nie je nemenný.

          • maro napsal:

            Proud se samozřejmě tvoří i při pohybu vodiče v homogenním magnetickém poli. A pokud je ten pohyb konstantní rychlostí, a pokud je ta hodnota indukce B také konstantní, pak je ten generovaný proud právě stejnosměrný o konstantní. Když se podíváte na křivku generovaného napětí ze střídavého generátoru, tak je to právě v tom místě, kdy jsou vodiče rotoru přímo uprostřed pod póly magnetu. Při pohybu tímto místem je indukce B pro vodič prakticky konstantní, tedy její změna je nejmenší a přesto se právě tady generuje maximální proud, je tam jeho amplituda.

        • Tomáš Kratochvíl napsal:

          maro: Ale ono to vychází, jen nesmíte zapomentout, že fázový posuv indukovaného proudu je 90 stupňů pozadu za napětím. Takže průchod pólu vrcholem sinusovky napětí z generátoru znamená nulový indukovaný proud. SS proud = neměnící směr ani velikost = např. baterie. ST proud = vše ostatní. Rozseknu-li sinusovku na 2 půlvlny tak jedna i druhá představují pořád střídavý proud, ačkoliv nemění orientaci vůči nule. Otočím je obě na jednu stranu od nuly a pořád mám střídavý proud, tentokrát se stejnosměrnou složkou, atd. Rovnoměrný pohyb vodiče v homogenním magnetickém poli ve směru stejného potenciálu nemůže vést k indukci. Jakékoliv zařízení používající elmag. indukci pracuje se střídavým proudem. Indukční SS generátor neexistuje. SS elektromotory a dynama používají komutátor k převodu SS na ST.

          • Tomáš Kratochvíl napsal:

            Jo a to, že SS proud skrz vodič vytváří elmag. pole není způsobeno indukcí, ale relativistickými efekty proudících elektronů skrz kov. https://www.youtube.com/watch?v=1TKSfAkWWN0

          • maro napsal:

            Ale ne. Podstatné je jak moc “řeže” pohybující se drát magnetické siločáry. To pole samotné může být zela homogenní. Podívejte se na tohle video. Maximální napětí je v místě, kdy je drát cívky přesně ve středu pólu. Přitom indukce se tam nemění, je tam maximální a její první derivace, tedy rychlost změny je 0. Napětí je tam maximální a proud galvanometrem taky, protože ten tady představuje rezistentní zátěž, která žádnou fázi neposouvá a proto je proud ve fázi s napětím. Ten maximální proud způsobuje i maximální výchylku ručky. Je to v čase 3:43 :

    • maro napsal:

      Pokud má ten vodič protínat magnetické siločáry magnetického pole Země, aby se v něm indukovalo napětí, tak ta družice nemůže létat po polární dráze, ale naopak nejlépe po dráze v rovině rovníku.

      • pbpitko napsal:

        Indukoval by sa aj na polárnej dráhe, ale podstatne menej.

      • Jan Jančura napsal:

        Podle to bude fungovat jak na polární, tak na rovníkové dráze, jen ta “vodivá stuha” musí mít směr kolmý na magnetické siločáry a směr pohybu družice. U polární dráhy bude ta “stuha” v tečném směru k orbitě, u rovníkové dráhy bude mít směr radiální.

        • maro napsal:

          Jenže udělat tu stuhu tečně k orbitě je dost nadlidský úkol. Taková poloha je, narozdíl od té radiální, velmi nestabilní.

          • pbpitko napsal:

            Nemyslím že by to bolo ťažké, myslím že by to bolo nemožné. Bolo by to ako einsteinov vesmír s nulovým labda.
            🙂

  4. Dan napsal:

    Není to spíš tedy tento princip? – https://www.kosmonautix.cz/2014/02/magneticka-sit-vycisti-orbitu/, zkoušeli to Japonci (HTV-6 – experiment KITE), ale prý se jim nepodařilo rozvinout lano.

  5. Frank napsal:

    Jeden takový experiment již, byť nechtěně, proběhl. 25 února 1996 se utrhl italský subsatelit TSS-1R z vleku Columbie ( STS 75).Stalo se se zhruba odmotanymi 12 mílemi lana ( u raketoplánu zůstalo jen asi 30 metrů lana a to slušně udeřilo do vypouštěcího mechanismu a do raketoplánu). Subsatelit z dráhy zhruba 275-300 km zanikl v atmosféře již 19.3 tedy cca za pouhé 3 týdny. Zajímalo by mě jestli jsou z toho nějaká data.

  6. TomášH napsal:

    No paráda, krásne sa to číta. Konečne rozumný spôsob. Graveyard orbitu by ale tiež nejakým spôsobom trebalo vyčistiť. A sám som zvedavý kto sa na to dá. Pretože také luxovanie smetí na dráhe asi nieje moc atraktívne ani pre Agentúry a ani pre Súkromné spoločnosti pretože z toho nekuká žiaden zisk.

  7. David R. napsal:

    Potěšilo mě, že část čtenářů ovládá základy teorie elmag. pole. Pokud jde o tu polární dráhu, tak mohu udělat některým čtenářům radost: zde by se skutečně indukovalo střídavé napětí. S periodou cca 90 minut. Při přeletu přes póly by byla brzdná síla maximální a je možné, že by došlo k dost divokému rozkývání.
    Mimochodem pokud by se do středu délky vložil zdroj většího napětí opačné polariry, proud by se otočil a vznikl by magnetoelektrický družicový pohon, družice by pak mohla zrychlovat nebo se udržovat na přesné výšce regulací toho napětí. Na konci životnosti by se jen vypnul zdroj a z motoru by byla brzda.

    • Jan Jančura napsal:

      To video od Maro to popisuje přesně. Napětí, která vzniká pohybem vodiče v homogenním magnetickém poli U≈ Bxv.l , kde “B” je vektor magnetické indukce, “l” délka vodiče v magnetickém poli a “v” je vektor rychlosti pohybu vodiče. Z čehož vyplývá několik závěrů – pokud se vodič pohybuje ve směru magnetické indukce, nic se neindukuje, pokud je rychlost “v” kolmá na směr magnetické indukce “B” tak se napětí U indukuje, při konstantním “B” a “v” je také napětí “U” konstantní (stejnosměrné). Pokud je proměnlivé “B” nebo “v” tak je proměnlivé i napětí “U”, pokud se změní směr “v” nebo “B”, změní se i směr napětí “U”. To je právě případ polární dráhy, kdy se změní směr “B”.
      Samozřejmě nepopírám, že bude velký problém udržet tečný směr vodiče v případě polární dráhy, ono to asi nebude snadné i při jiných drahách.
      Nutno upozornit, že případ popisovaný v článku je složitější, neboť proudová smyčka je uzavírána přes okolní plazmu.

      • Tomáš Kratochvíl napsal:

        To video popisuje ST generátor, který pracuje s radiálním (nehomogenním) polem a samozřejmě generuje sinusovku. Pohyb vodiče po kružnici taky není rovnoměrný pohyb. Stojím si za tím, že elmag. indukce SS napětí je tak nehorázný nesmysl, že by vás vyrazili od každé zkoušky. Vrcholem je pak tvrdit, že v takovém stavu je vlastně indukce maximální možná.

        • maro napsal:

          Tu sinusovku to generuje jenom proto, že ten drát opisuje v tom poli kružnici. Pokud byste ty póly roztáhl hodně do šířky a ten drát nechal “letět” vodorovně po celé délce, tak by se v něm samozřejmě zase indukovalo napětí. Přesně takové jako je to maximální napětí v tom čase 3:43 toho videa. Pořád stejné, pěkně stejnosměrné. Samozřejmě až do bodu, kdy by ty póly končily. Nebo snad chcete říct, že by se při takovém dlouhém vodorovném letu toho drátu mezi extrémně širokými póly negenerovalo v tom drátu vůbec nic? To snad ne.

        • David R. napsal:

          Zkoušky z teorie elmag. pole jsem složil všechny úspěšně. Kdybych tomu nerozuměl, tak o tom nepíšu.

        • Jan Jančura napsal:

          Základní podmínkou pro elektromagnetickou indukci je změna magnetického pole. Vámi uváděna změna jeho velikosti vyvolaná střídavým proudem je jen jednou z možností.
          Snad uvěříte anglické wikipedii – cituji z článku https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction po překladu:
          Generování EMF prostřednictvím změny magnetického toku povrchem smyčky drátu lze dosáhnout několika způsoby:
          1. magnetické pole B se mění (např. střídavé magnetické pole nebo pohyb smyčky drátu směrem k tyčovému magnetu, kde je pole B silnější),
          2. smyčka drátu je zdeformovaná a povrch Σ se mění,
          3. orientace povrchu d A se mění (např. točení smyčky drátu do pevného magnetického pole),
          4. jakákoli kombinace výše uvedených

    • pbpitko napsal:

      Vtipný nápad, elektrické napätie by mohol dodávať slnečný panel a nemusel byť nijak veľký, pri takej mesačnej funkcii, čo je už dosť dlhý čas, aj pri malej EMS by to mohlo fungovať.

      • pbpitko napsal:

        Do pekla, ako že to nikoho nenapadlo, že družica či už poletí po polárnej či rovníkovej dráhe vždy bude križovať magnetické siločiary pretože zemská a magnetická osa sú voči sebe naklonené pod nejakým uhlom, takže tento efekt sa bude musieť prejavovať na oboch dráhach a max či min by mal dosahovať pri dráhe niekde medzi týmito osami. No a slnečné magnetické pole vie narobiť peknú, zatiaľ ťažko predvídateľnú neplechu takže možno to bude asi jedno ako poletí, keďže nevieme predvídať ako sa to bude meniť, postačí teda ak sa spoľahneme na štatistickú náhodu.
        🙂

Zanechte komentář