лекция 3_конспект

Антенны спутников-ретрансляторов

Спутники-ретрансляторы служат для обмена данными между потребителями, разнесёнными по поверхности Земли, а также между потребителями

воколоземном космическом пространстве.

Всвязи с этим антенны ретрансляторов характеризуются большой апертурой (Ø 5-6 м), а также парностью: одна антенна работает на приём, вторая, одновременно, – на передачу.

Вследствие больших размеров, а также большой ширины диаграммы направленности, антенны ретрансляторов имеют зонтичную конструкцию (КА системы «Луч», Россия и первое поколение КА системы TDRS, США), либо изготавливаются из материала с памятью формы (КА TDRS последнего поколения).

11

Антенны большого диаметра для задач персональной связи (Harris Corp., США)

Skyterra 22 м

2010 г.

Ведущим мировым разработчиком крупногабаритных антенн является компания Harris Corp., США. С 2000 года было разработано три модификации крупногабаритных антенн:

антенна с цельными парными спицами (одна спица в паре несёт нагрузку, вторая формирует рефлектор;

антенна с ломаными спицами (единая силовая спица расщепляется на две – силовую и формирующую;

обручевая (hula-hoop) – в этой конструкции отсутствует центральный узел, рефлектор формируется кольцевой структурой несущих спиц.

В крупногабаритных антеннах в качестве отражателя используется сетеполотно, которое плетётся из золочёной вольфрамовой проволоки.

12

Антенны большого диаметра для задач персональной связи (AstroMeshR Northrop Grumman, США)

В первый раз КА с ободочной антенной AstroMesh разработки Astro Aerospace – подразделения фирмы Northrop Grumman, США. Впервые запущенная в 2000-м году на КА Thuraya, эта антенна демонстрирует высокую надёжность системы раскрытия и формирования зеркала рефлектора, сочетающуюся с малой массой конструкции. С 2000 по 2013 гг. было запущено 8 КА с антеннами системы AstroMesh диаметром от 9 до 12 метров.

Инженерами Northrop Grumman разработано второе поколение системы AstroMesh, основным отличием которого от предыдущего является почти двукратное уменьшение высоты и диаметра антенны в сложенном состоянии.

Ключевым отличием ободочных антенн от спицевых является распределение механической нагрузки от сетеполотна равномерно по силовому ободу, при этом форма рефлектора формируется с помощью двух сеток: несущей и базовой. Мелкоячеистое сетеполотно, закреплённое только на ободе, натягивается несущей крупноячеистой сеткой с помощью тросов с узлами регулировки, соединяющих соответствующие узлы несущей и базовой сетки.

13

Антенны большого диаметра для задач персональной связи (NTSpace, Япония)

Несколько в стороне от мировых тенденций стоят фирмы Японии. Так, на фоне энтузиазма по поводу возможности создания и эксплуатации на орбите антенн большой апертуры, в 2006 году JAXA осуществило развёртывание на экспериментальном КА ETS-8 двух рефлекторов сегментного типа разработки фирмы NTSpace. Целью эксперимента являлась отработка конструкторских решений и оценка качества полученного сигнала.

Каждый из двух рефлекторов КА ETS-8 состоял из четырнадцати складных шестигранных модулей со стороной 2,5 м. В раскрытом состоянии они образовывали конструкцию с габаритами 16,7×19,2 м и с приведённой круговой апертурой 13 м.

Дальнейшие работы фирмы NTSpace в данном направлении связаны с совершенствованием рефлекторов сегментного типа: в 2011 году был испытан шестигранный модуль со стороной 7 м, который может быть использован для создания антенны с приведённой круговой аппертурой 40 м.

В процессе отработки технологии развёртывания сегмента с трёхзвенными каркасными спицами была показана принципиальная возможность развернуть односегментную антенну диаметром от 15 м до 30 м. Антенна диаметром 30 м предполагается к запуску в 2018 году.

14

Антенны большого диаметра для задач персональной связи (надувные)

Использование для создания ревфлекторов диаметром больше 12 метров надувных элементов представляется одним из перспективных направлений развития технологии больших антенн. Надувные элементы обладают малой массой и габаритами в сложенном состоянии, что является преимуществом в условиях ограниченного объёма для полезного груза под головным обтекателем ракеты-носителя.

Одной из особенностей надувных рефлекторов является материал, из которого они изготавливаются: он должен быть отверждаемый в условиях космического пространства, например, отверждаемый под действием излучения Солнца – для того, чтобы быть нечувствительным к метеороидам (не сдуваться, если в него попадёт метеороид).

Другой технической проблемой является требование по точности формы поверхности. Надувные поверхности не имеют возможностей для регулировки, поэтому любое нештатное событие, любая складка поверхности приводит к ухудшению целевых показателей антенны.

Первым и единственным экспериментом с надувным рефлектором на орбите был КА SPARTAN 207, запущенный в 1996 году. Эксперимент закончился частичным успехом: стойки и обод рефлектора диаметром 14 метров надулись, само зеркало – нет. На 2002 год был запланирован запуск космического телескопа ARISE с рефлектором диаметром 24 метра, однако проект был закрыт из-за недостатка финансирования.

15