Американские аэрокосмические инженеры из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне разработали новый способ применения солнечных панелей на шарнирах для управления марсианским спутником во время аэродинамического торможения в атмосфере при его переходе на более низкую орбиту. Статья об этом опубликована в Journal of Guidance, Control, and Dynamics.
Автоматические орбитальные станции, занимающиеся изучением Марса, стараются перевести на более низкие орбиты для того, чтобы более детально изучить элементы марсианского ландшафта, однако это сопряжено с большими затратами топлива. Чтобы его сэкономить, используют метод аэродинамического торможения, в результате чего спутник совершает серию многократных проходов через верхние слои атмосферы планеты, испытывая торможение за счет сопротивления набегающему воздушному потоку как корпуса, так и развернутых солнечных панелей, пока орбита не снизится до желаемых параметров. Для выполнения этих маневров отводится от трех до шести месяцев, и все это требует почти постоянного контроля со стороны наземных групп. Инженеры предложили использовать шарнирные сочленения солнечных панелей для того, чтобы управлять спутником во время эпизодов аэродинамического торможения и тем самым сократить количество необходимых проходов.
“Если мы сможем вращать солнечные панели, то сможем менять создаваемое ими сопротивление во время атмосферных проходов, тем самым контролируя нагрев корпуса и расход энергии, — объясняет один из авторов проекта, профессор Иллинойского университета Зак Патнэм. — Это означает, что мы можем безопасно приближаться к эксплуатационным ограничениям и намного быстрее выполнять аэродинамическое торможение”.
Основным ограничивающим фактором во время такого полета оказывается температурный режим солнечных батарей. Когда спутник сталкивается с молекулами марсианской атмосферы, трение от них нагревает панели, а перегрев солнечных панелей может привести к гибели всей миссии. Предполагается, что специальный алгоритм будет управлять сервомоторами в режиме реального времени, оптимизируя работу всех систем, исходя из текущих атмосферных условий и навигационной информации. В результате период аэродинамического торможения может занять не три-шесть месяцев, а всего пару недель. Сэкономленное при этом горючее можно использовать для других целей, например, для продления срока службы космического аппарата.