Тросовые системы в космосе

Файл : bestref-32662.doc (размер : 164,352 байт)

НВК №166 с лицеем “ВЕРТИКАЛЬ”

РЕФЕРАТ

на тему

ТРОСОВЫЕ СИСТЕМЫ В КОСМОСЕ

Выполнил Денисов Егор

Харьков 2001

ЧТО ТАКОЕ ТРОСОВАЯ СИСТЕМА

Космическая тросовая система - это комплекс искусственных космиче​ских объектов (спутников, кораблей, грузов), соединённых длинными тонкими гибкими элемен​тами (тросами, кабелями, шлангами), совершающий орбитальный полет. В наиболее простом виде -это связка двух космиче​ских аппаратов, соеди​ненных тросом длиной в десятки или даже сотни километров. Сложные тросовые системы могут иметь много космических объектов, соединенных тросами в форме замкну​тых колец, древовидных образований, объемных многогранников. Косми​ческие тросовые системы - новые, нетрадиционные структуры, создаваемые человеком в космосе, - позволяют выполнять за​дачи, которые невозмож​но, нецелесообразно или неэкономично решать с помощью существующих средств космической техники.

Тросовые системы от​личаются тремя основны​ми особенностями от кос​мических аппаратов тра​диционного типа. Первая - большая протяжен​ность, обеспечивающая устойчивое вертикальное положение системы на орбите, причем на концах системы создается малая искусственная тяжесть. Соединенные тросом ап​параты имеют недоста​ток или избыток орби​тальной скорости, а их движение выполняется с одним периодом обраще​ния на разных высотах. Вторая особенность - гиб​ко изменяемая конфигурация, возможность изме​нения длины тросов пу​тем их выпуска и втягивания.

Это позволяет регули​ровать взаимное положе​ние и ориентацию аппара​тов, присоединять и отце​плять другие объекты от тросов, передвигать по ним грузы. Третье отли​чие - активное взаимо​действие электропровод​ного троса с внешней сре​дой, в первую очередь, с магнитным полем и ионо​сферой Земли, обеспечивающее функционирова​ние системы в генератор​ном, двигательном, электропередающем и излучательном режимах.

В зависимости от того, какая из этих особенно​стей преобладает у дан​ной тросовой системы, какое свойство использу​ется при эксплуатации, проекты таких систем можно разделить на три типа. У "статических" сис​тем в процессе эксплуа​тации количество и дли​ны тросов, количество и массы объектов, их вза​имное положение и ори​ентация остаются постоянными. Ко второму типу относятся "динамиче​ские" системы, сущест​венно изменяющие коли​чество и длину тросов, количество и массу объе​ктов, их взаимное поло​жение и ориентацию. "Электромагнитные" сис​темы снабжены электро​проводными изолирован​ными тросами с плазмен​ными контакторами на концах и активно взаимо​действуют с магнитным полем и ионосферой Зем​ли.

Существует много раз​личных проектов тросо​вых систем и способов их практического примене​ния в космосе. Несколько лет назад нами была предложена классифика​ция способов применения тросовых систем на низ​ких околоземных орбитах по 3-м уровням: по типу используемой тросовой системы, по виду решаемой технической задачи и по конкретной реализа​ции способа. База данных включает в себя около сотни известных спосо​бов и их возможных моди​фикаций.

Статические тросовые системы могут использоваться в исследованиях дальнего космоса, около​земного пространства, ат​мосферы и поверхности Земли с помощью протя​женных измерительных систем (например, интер​ферометров с очень боль​шой базой, равной длине троса), датчиков геофи​зических полей, разне​сенных или распределен​ных вдоль троса и опуска​емых на тросе на низкие высоты атмосферных зондов. На космических аппаратах в составе та​ких систем можно проводить различные экспери​менты и технические опе​рации (медико-биологи​ческие исследования, производство веществ и материалов, выращива​ние растений) в специфи​ческих условиях микро​гравитации (от тысячных до десятых долей g) и от​сутствия собственной внешней атмосферы вок​руг аппаратов. Используя архитектурный принцип построения тросовых сис​тем, в космосе можно бу​дет создавать сложные сооружения больших размеров, например, косми​ческие электростанции, поселения, заводы, оран​жереи.

Динамические тросо​вые системы могут ис​пользоваться для выпол​нения орбитальных ма​невров космических ап​паратов без затрат топ​лива - либо путем отве​дения аппарата на тросе с последующей его отцеп​кой, либо захватом и подтягиванием аппарата тро​сом. Например, если от орбитальной станции от​вести вниз на тросе дли​ной около 50 км грузовой корабль и затем отделить его, корабль сойдет с ор​биты и упадет на Землю, а станция повысит свою орбиту, не затрачивая на это ни капли топлива. На лифтах, движущихся по тросам, предполагается перемещать грузы и эки​пажи, а используя пово​ротную штангу с выходя​щим с конца тросом, ори​ентировать в пространст​ве висящий на тросе ап​парат.