Компактная телескопическая решетка НАСА позволит сократить расходы на запуск коммерческих спутников за счет уменьшения размеров комплекта солнечных батарей.
Полвека назад отправка астронавтов почти на 240 000 миль на Луну была технической задачей того времени. Транспортировка груза, необходимого для отправки астронавтов на расстояние 40 миллионов миль к Марсу, будет не менее сложной задачей в ближайшие десятилетия.
Полная зависимость от традиционных двигателей внутреннего сгорания потребовала бы слишком много топлива, поэтому НАСА рассматривает возможность расширения применения новой технологии, называемой солнечной электрической тягой. Но для этого потребуются массивные солнечные панели.
Чтобы решить эту проблему, несколько лет назад команда Исследовательского центра НАСА в Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, начала разрабатывать новые способы размещения больших гибких солнечных батарей.
«Если вы действительно серьезно настроены доставить на Марс десятки тонн грузов, вы не сможете эффективно выполнять это с помощью традиционных химических двигателей», — сказал Ричард Паппа, руководивший проектом в Лэнгли.
Хотя использование электрических двигателей на солнечных батареях значительно сократило бы количество топлива, которое корабль должен был бы перевозить, объем места, который занимали бы установленные батареи в ракете во время запуска, может быть непомерно большим.
Команда начала с проектирования солнечных батарей для Международной космической станции. Они поддерживаются вдоль центральной стрелы, а солнечные одеяла складываются в компактный жгут. Но стрела, изготовленная из складной решетчатой конструкции, помещается в большой тяжелый контейнер, а солнечные одеяла также требуют громоздкого корпуса.
Вместо этого команда из Лэнгли предложила центральную мачту, которая была бы «телескопической», выдвигающейся с помощью меньшего винтообразного механизма и устраняющей необходимость в контейнере.
Эффективность упаковки результирующей конструкции, известной как компактная телескопическая решетка (CTA), уменьшает объем размещаемой солнечной батареи примерно на треть.
В 2015 году дизайн привлек внимание Orbital ATK Inc., ныне входящей в корпорацию Northrop Grumman. Лэнгли заключил два контракта на исследования инноваций для малого бизнеса (SBIR) с компанией Angstrom Designs, субподрядчиком которой выступала Orbital ATK, на строительство и тестирование экспериментальных установок, в то время как ВВС предоставили дополнительное финансирование SBIR.
К 2021 году Northrop Grumman нашла своего первого заказчика CTA, а Airbus Defence and Space заказала достаточное количество солнечных батарей для питания своих новых спутников связи OneSat.
Несколько крупнейших в мире компаний спутниковой связи уже ввели в эксплуатацию спутники OneSat, включая британскую Inmarsat, австралийскую Optus, японскую JSAT и многонациональную Intelsat.
Для всех этих клиентов компактная упаковка позволит сэкономить на расходах на запуск, позволяя запускать больше спутников одновременно.
«В то время как на большинстве запусков используется всего один или два спутника, CTA удачно вписывается в конструкцию спутниковой шины, так что на одной ракете могут поместиться три спутника», — сказал Алан Джонс, директор по продуктам для гибких солнечных батарей Northrop Grumman.
Джим Спинк, руководитель программы на заводе Northrop Grumman в Голете, Калифорния, где производятся солнечные батареи, сказал, что они с Джонсом увидели растущий потенциал CTA по мере продвижения проекта.
«Теперь это стало основным продуктом», — сказал он. «Этот толчок со стороны НАСА и финансирование SBIR привели к появлению этого инновационного класса солнечных батарей, которые позволят создавать более высокопроизводительные космические аппараты. Мы рады видеть, что будет дальше».