.jpg)
Поговорим о моделировании движения искусственных спутников. Спроектировать и запустить спутник стоит около половины миллиона долларов. Было бы неплохо не потерять такую сумму зря. Ведь на Земле тоже есть много проблем, которые желательно решать, чем терять еще нескольких людей и пускать деньги на ветер… солнечный.
С момента выхода человека в космос прошло всего 62 года. Ещё множество идей ждут своего часа, чтобы быть реализованными. У нас есть огромное поле для применения своей креативности.
Например, про лифты с Земли в космос говорили не только фантасты – в 1966 году ученые выполнили статический расчет такого космического лифта: троса, соединяющего точку на Земле и спутник на геостационарной орбите. Проблема оказалось в том, что при использовании любого известного материала, такой трос не сможет выдержать даже свой собственный вес.
В общем, пока учёные, еще только в разработках подходящего материала, я удивлю вас, рассказав, что тросовые системы, конечно меньшие по размеру, чем космические лифты можно использовать в космосе, уже сейчас:
Рис. 1. Эксперимент с тросом. Мишень «Аджена» после отделения троса. Фото NASA
- Создание искусственной гравитации в соединённых и вращающихся друг относительно друга космических аппаратах.
- Трос может помочь в стабилизации космического аппарата в гравитационном поле планеты.
- Создание космических электростанций на основе большого числа коллекторов солнечной энергии, расположенных вдоль троса.
- Исследование верхней атмосферы Земли на высоте 100 км, на которой для самолетов воздух слишком разрежен, а для спутников – слишком плотный.
- Запуск спутника с орбитального самолета с помощью троса
- Увод космического мусора на более низкие орбиты для постепенного спуска и сгорания в плотных слоях атмосферы. Решение проблемы космического мусора.
- «Космический эскалатор», состоящий из нескольких ступеней – соединённых тросом грузов. Спутник, «подцепившись» за самый близкую к планете связку грузов может «прыжками» добраться до самой верхней связки, тем самым подняв свою орбиту.
Рис. 2. Космический эскалатор
Не меньший интерес представляют тросы, взаимодействующие с магнитным полем Земли – проводящие тросы (ЭДТС). Со школы мы знаем, что изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле, благодаря которому возникает ток в проводниках. Если в верхних слоях атмосферы, в плазме будет двигаться проводящий трос в нем тоже появится ток.
Рис. 3. Принцип работы электродинамического троса.
В свою очередь, ток в проводнике порождает силу Ампера и в зависимости от того в какую сторону направлена эта сила она будет замедлять или ускорять тросовый космический аппарат, тем самым меняя высоту его орбиты.
Системы ЭДТС позволяют ещё более эффективно использовать преимущества непроводящих тросовых систем, но плюс ко всему могут «бесплатно» увеличить орбиту аппарата, генерировать электроэнергию, и также помогать маневрировать на орбите. Несмотря на это, большинство экспериментов с ЭДТС заканчивалось неудачами.
В своей бакалаврской работе я моделирую движение космического аппарата с проводящим тросом. В результате, я получила модель движения ЭДТС в гравитационном поле Земли, которая достаточно точно совпадает с одним из немногих более-менее удачных экспериментов SRARS – 2. Что дальше? А дальше полёты к другим планетам без огромных запасов топлива на борту? Как так? Приходите на мою защиту и всё увидите сами!
Автор: Полина Андреева, студентка 4курса каф. «Теоретическая механика», (научный руководитель Андрей Мурачев, научный сотрудник каф. «Теоретическая механика»)
