Надувная антенна для наноспутника

Авторы

  • Л.А. Комар Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • А.Г. Пелевин Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • И.В. Осоргина Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • В.Г. Гилев Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • А.Л. Свистков Институт механики сплошных сред УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.4.2

Ключевые слова:

наноспутник, надувная антенна, препрег, отверждение, реакционная смесь, испарение, полетный эксперимент, космос

Аннотация

Актуальной проблемой для выводимых на околоземную орбиту наноспутников является создание надежной надувной антенны. Она должна иметь малый размер, а после выведения на орбиту принимать заданную форму. В данной работе предлагается вариант каркасно-надувной антенны, в которой каркас изготовляется из препрега и отверждается на околоземной орбите. При этом сохраняются все достоинства надувных антенн (малый объем и масса, простота конструкции и надежность приведения в рабочее состояние, устойчивая связь на дальних расстояниях). Такой антенне не страшны удары малых частиц-пылинок, двигающихся с космическими скоростями. Отсутствует также необходимость в постоянной подкачке газа в надувные элементы антенны. Следовательно, не требуются механизмы, обеспечивающие регулировку подачи газа, дополнительные емкости с газом или емкости с химическими элементами для его получения. В данной работе рассмотрены варианты выбора реакционной смеси для изготовления связующего препрега. Главным критерием подбора смеси является низкая летучесть ее компонентов и способность к горячему отверждению. Приведены результаты стратосферного полета воздушного шара с опытными образцами. Предложен вариант конструкции надувной антенны.

Поддерживающие организации
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 16-48-590003-р_урал_а.

Биографии авторов

  • Л.А. Комар, Институт механики сплошных сред УрО РАН
    кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Институт механики сплошных сред УрО РАН - филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ИМСС УрО РАН)
  • А.Г. Пелевин, Пермский государственный национальный исследовательский университет
    младший научный сотрудник, Пермский государственный национальный исследовательский университет (ПГНИУ)
  • И.В. Осоргина, Пермский государственный национальный исследовательский университет
    ведущий инженер ПГНИУ
  • В.Г. Гилев, Пермский государственный национальный исследовательский университет
    кандидат физико-математических наук, доцент ПГНИУ
  • А.Л. Свистков, Институт механики сплошных сред УрО РАН
    доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией микромеханики структурно-неоднородных сред, ИМСС УрО РАН

Библиографические ссылки

  1. Kondyurin A.V. Building the shells of large space stations by the polymerisation of epoxy composites in open space // International Polymer Science and Technology. -1998. - Vol. 25. № 4. - P. 78-80.
  2. Kondyurin A., Lauke B., Richter E. Polymerization Process of Epoxy Matrix Composites under Simulated Free Space Conditions // High Performance Polymers. - 2004. - Vol. 16. - P. 163-175.
  3. Kondyurin A.V., Lauke B., Vogel R., Nechitailo G. Kinetics of photocuring of matrix of composite material under simulated conditions of free space // Plasticheskie massi - 2007. - Vol. 11. - P. 50-55.
  4. Кондюрин А.В., Нечитайло Г.С. Композиционный материал для надувных конструкций, фотополимеризующийся в условиях орбитального космического полета // Космонавтика и ракетостроение. - 2009. - Т. 3 (56). - С. 182-190.
  5. Kondyurin A.V., Bilek M. M. M., Kondyurina I.V., Vogel R., de Groh K.K. First Stratospheric Flight of Preimpregnated Uncured Epoxy Matrix // Journal of Spacecraft and Rockets. - 2016. - Vol. 53. - № 6. - P. 1019-1027.
  6. Block J., Straubel M., Wiedemann M. Ultralight deployable booms for solar sails and other large gossamer structures in space // Acta Astronautica. - 2011. - Vol. 68. - P. 984-992.
  7. Babuscia A., Corbin B., Knapp M., Jensen-Clem R., Van de Loo M., Seager S. Inflatable antenna for cubesats: Motivation for development and antenna design // Acta Astronautica. - 2013. - Vol.91. - P. 322-332.
  8. Gu Y., Duan B., Du J. The establishment and application of direct coupled electrostatic-structural field model in electrostatically controlled deployable membrane antenna // Acta Astronautica. - 2018. - Vol. 146. - P. 185-191.
  9. Лопатин А.В., Рутковская М.А. Обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн (Часть 1) // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетникова. - 2007. - № 2 (15). - C. 51-57.
  10. Wei J.Z., Tan H.F., Du X.W. Research progress of deployment dynamics of Space inflatable booms // Advances in mechanics. - 2008. - Vol. 38. - № 2. - P. 177-189.
  11. Salama M., Kuo C. P., Lou M. Simulation of deployment dynamics of inflatable structures // AIAA Journal. - 2000. - Vol. 38. - № 12. - P. 2277-2283.
  12. Freeland R.E., Bilyeu G.D., Veal G.R. Development of flight hardware for a large, inflatable-deployable antenna - experiment // Acta astronautica: 46 Int. Actron. Fed. Congress, Oslo, 2-6 Oct. - 1995. - Vol. 38. - № 4-8. - P. 251-260.
  13. Пестренин В.М., Пестренина И.В., Русаков С.В., Кондюрин А.В. Развертывание крупногабаритных оболочечных конструкций внутренним давлением // Механика композитных материалов. - 2015. - Т. 51. - № 5. - С. 889-898.
  14. Гилев В.Г., Русаков С.В., Пестренин В.М., Пестренина И.В. Оценка жесткости развертываемой внутренним давлением цилиндрической композитной оболочки на начальном этапе полимеризации связующего // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. - 2018. - № 1. С. 93-99.
  15. Наймушин А.П., Пестренин В.М., Пестренина И.В. Исследование прогрева крупногабаритной оболочечной конструкции на околоземной орбите под действием солнечного излучения // Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика. - 2013. - № 4 (23). - С. 51-54.
  16. Свистков А.Л., Елисеева А.Ю., Кондюрин А.В. Математическая модель реакции отверждения ЭД-20 с отвердителем ТЭАТ-1 // Вестник Пермского университета. Физика. - 2019. - № 1. - С. 9-16. 17.
  17. Елисеева А.Ю., Свистков А.Л., Кондюрин А.В. Математическая модель реакции горячего отверждения препрега // Вестник Пермского университета. Физика. - 2017. - № 4 (38). - С. 19-25. https://doi.org/10.17072/1994-3598-2017-4-19-25.
  18. Евлампиева С.Е., Беляев А.Ю., Мальцев М.С., Свистков А.Л. Анализ температурного режима отверждаемых надувных элементов антенн наноспутников // Механика композиционных материалов и конструкций. - 2017. - Т. 23. - С. 459-469.
  19. Garishin O.K., Svistkov A.L., Belyaev A.Yu., Gilev V.G. On the Possibility of Using Epoxy Prepregs for Carcass-Inflatable Nanosatellite Antennas // Materials Science Forum. - 2018. - Vol. 938. - P. 156-163.

Загрузки

Опубликован

2019-12-23

Выпуск

№ 4 (2019)

Раздел

Исследования: теория и эксперимент

Как цитировать

Комар, Л., Пелевин, А., Осоргина, И., Гилев, В., & Свистков, А. (2019). Надувная антенна для наноспутника. Вестник Пермского федерального исследовательского центра, 4, 16-25. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.4.2