MENU
Главная » Статьи » Физика и математика » Мои статьи

Спутник Юбилейный. Гравицапа

Новости космонавтики. Возможные причины неудач Гравицапы на спутнике Юбилейный.

Яндекс.Метрика

В мае 2008 г. в России был запущен малый космический аппарат (МКА) спутник Юбилейный, на котором был установлен роторно-инерционный движитель твердотельный экспериментальный (ДТЭ), основанный на инерции несбалансированного по скорости вращения грузов, разработанный в НИИ КС.

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Gravitcapa.jpg

Основные характеристики движителя ДТЭ:

сила тяги 1…3 Г при разбросах бортового напряжения питания спутника в диапазоне 10…13 В;

масса 1,7 кг;

габариты 200х82х120 мм;

потребляемая мощность до 8 Вт при напряжении 12 В.

Масса спутника составила около 50 кг. С целью уменьшения возмущающего влияния атмосферы спутник был выведен на рабочую около круговую орбиту высотой 1500 км и наклонением 82,5º.

http://sat.sibsau.ru/images/stories/3.png

Эксперименты по проверке наличия тяги движителя и ее количественной оценке проводились в сентябре – ноябре 2008 г.

В связи с тем, что спутник имеет одноосную гравитационную ориентацию – по радиусу- вектору к центру Земли – вектор тяги движителя ДТЭ был направлен по оси ориентации и проходил через центр масс спутника. Движитель  ДТЭ включался по команде с Земли      (НИЛАКТ РОСТО) после предварительного уточнения параметров рабочей орбиты спутника по навигационным измерениям. После окончания работы движителя проводились повторные навигационные измерения параметров орбиты спутника и оценка тяги силами НИИ КС.

Вследствие использования на КА гравитационной системы ориентации, тяга ДТЭ направлялась по радиусу, а  не вдоль орбиты, и в этом случае управляющее ускорение по радиусу вызывает лишь периодические возмущения параметров орбиты по радиусу и бинормали и слабое вековое возмущение вдоль орбиты. Поэтому причины  эволюции  орбиты достоверно выявить не удалось. То ли это погрешности измерений и обработки данных или последствия включения ДТЭ? Это официальное заключение специалистов.

С нашей точки зрения причина отсутствия нужных результатов так же связана с направлением тяги по радиусу. При движении ДТЭ по восходящему радиусу с прежней орбитальной скоростью его центробежное ускорение с увеличением радиуса уменьшается. Поэтому сила тяготения начинает превышать центробежную силу. При незначительном увеличении радиуса это превышение незначительно. Однако если ДТЭ имеет малое ускорение перемещения, то этого может быть вполне достаточно, чтобы свести на нет его влияние на увеличение высоты орбиты.

Допустим, что ДТЭ имеет достаточное ускорение на восходящей вертикали. Тогда вступает в силу вторая причина. Ускорение ДТЭ на восходящей вертикали (но не вдоль вектора орбитальной скорости) препятствует повороту вектора орбитальной линейной скорости к центру вращения. В результате проекция силы тяготения на линию вектора орбитальной скорости приведёт к её уменьшению и соответственно к уменьшению центробежной силы, что ликвидирует возможное повышение орбиты.

Третья причина, связанная с радиальным перемещением ДТЭ может заключаться в асинхронности работы ДТЭ с механизмом формирования вращательного движения в небесной механике (см. главу 3.4). Как показано в главе  (3.4) через 7900 м после начала восходящего участка орбиты, начинается её нисходящий участок. Если ДТЭ при этом по-прежнему совершает относительное движение по восходящей вертикали, то он препятствует естественному процессу, в котором на этом этапе орбитальная скорость должна увеличиваться. В результате за счёт снижения центробежной силы орбита, как минимум не будет повышаться.

Если бы ДТЭ длительное время работал на нисходящей вертикали в сторону снижения орбиты, то, наверное, результаты были бы ощутимее. Однако вряд ли руководители полётом корректировали орбиту на снижение. А вообще для наиболее эффективного влияния на параметры орбиты в любом направлении необходимо воздействовать на орбитальную скорость непосредственно вдоль орбиты. Здесь на наш взгляд специалисты правы. Причём для повышения орбиты тяга ДТЭ должна быть направлена под небольшим углом во внешнюю сторону от касательной.

Читатель Влад Кузмин считает, что всё гораздо банальнее. Он пишет:

«Вот прочитал статью http://alaa.ucoz.ru/publ/fizika_i_matematika/moi_stati/sputnik_jubilejnyj_gravicapa/2-1-0-118 на вашем сайте. По моему скромному мнению причина неудачи с «юбилейным» немного банальнее. Судя по фото, инерциоид установленный на спутнике был толчинской схемы. А у толчинского инерциоида, да и у прочих дисбалансных инерциоидных схем, есть одно неприятное НО. Они все двигаются неускорено, то есть с некой средней скоростью определяемой количеством рабочих циклов за единицу времени. Если кратко, то это по сути шаговый безопорный движитель. У толчинских моделей «шаги» за цикл составляли сантиметры, и это при сопоставимых массах дисбалансов и остальной «мертвой» массы модели инерциоида. При добавлении «мертвой» массы длина «шагов» инерциоида уменьшается. Тоже самое при уменьшении длинны рычагов дисбалансов. А что мы имеем на «юбилейном»? «Мертвая» масса присоединенная к инерциоиду 50 кило и это при смехотворной длине рычагов дисбалансов судя по фото рабочий радиус не более ~ 30 мм, и ко всему прочему вес дисбалансов тоже незначителен. В итоге «рабочий шаг» за цикл, если грубо прикинуть будет едва ли сотые доли миллиметра. Сомневаюсь, что при этом спутник смог бы сколько-нибудь заметно для ЦУПа «сползти» с орбиты».

Действительно, если орбитальный инерцоид не может двигаться с ускорением, то в условиях противодействия ускорения тяготения его возможности по изменению орбиты можно обнаружить, образно говоря, только под микроскопом. Это может быть четвёртой причиной неудачи опытов с «гравицапой».

По информации в интернете на Юбилейном был установлен не Толчинский инерцоид, а инерцоид с жидким рабочим телом ртутью, который способен двигаться у небольшим ускорением. На испытаниях «гравицапы» в земных условиях на рычажных весах была зафиксирована потеря веса. Но даже при всём при этом для того чтобы инерцоид смог изменить орбиту, необходимо строго согласовать его движение с праметрами механизма вращательного движения в небесной механике, что сделать очень сложно. А вот наблюдать движение инерциода в уловиях невесомости на орбите можно вполне реально, даже если он при этом не окажет никакого влияния на параметры орбиты.

Поэтому до тех пор, пока эти устройства будут ставить на беспилотники, а судить об их работе будут по изменению параметров орбиты, факт независимости  безопорного движения от трения в земных условиях ещё очень долго не удастся достоверно установить. Только космонавты смогут увидеть безопорное движение инерцоидов в чистом виде воочию. 

Подробнее см. Астахов А. А. "Физик движения", глава 12.5 

Категория: Мои статьи | Добавил: aaa2158 (03.12.2015)
Просмотров: 532 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar