Pastýř s iontovým paprskem - Ion-beam shepherd

Pastýř iontových paprsků (IBS) deorbující vesmírné trosky

An pastýř iontových paprsků (IBS) je koncept, při kterém je oběžná dráha a / nebo postoj kosmické lodi nebo obecného obíhajícího tělesa upraven tak, že paprsek kvazi-neutrálního plazmatu dopadá na jeho povrch, aby vytvořil sílu a / nebo točivý moment na cíl. Iontové a plazmové trysky běžně používané k pohonu kosmických lodí lze použít k výrobě a kolimovaný paprsek plazmy / iontů a nasměrujte jej směrem k tělu. Skutečnost, že paprsek lze generovat na „pastýřské“ kosmické lodi umístěné v blízkosti cíle bez fyzického připevnění k tomuto cíli, poskytuje zajímavé řešení pro vesmírné aplikace, jako je odstraňování vesmírných úlomků, odklon asteroidů a prostor doprava obecně. The Technická univerzita v Madridu (UPM) zkoumá tento koncept[1] vývojem analytických a numerických modelů řízení ve spolupráci s Tým Advanced Concepts Evropské kosmické agentury. Koncept rovněž nezávisle navrhl JAXA a CNES.

Jak to funguje

Síla a točivý moment přenášené na cíl pocházejí z hybnosti prováděné plazmatickými ionty (typicky xenon), které jsou urychlovány na několik desítek kilometrů za sekundu iontovým nebo plazmovým propulzem. Ionty, které se dostanou na povrch cíle, ztrácejí po jaderné srážce v substrátu materiálu cíle svoji energii. Aby se udržovala konstantní vzdálenost mezi cílem a pastýřskou kosmickou lodí, musí mít tato loď sekundární pohonný systém (např. Jiný iontový nebo plazmový propeler) ) kompenzující reakční sílu vytvářenou cíleným iontovým paprskem.

Aplikace

Koncept byl navržen jako možné řešení pro aktivní odstraňování kosmického odpadu,[2][3][4][5] stejně jako pro přesné vychýlení Země ohrožujících asteroidů.[6]V budoucnu by koncept mohl hrát důležitou roli v oblastech, jako je vesmírná mobilita, doprava, montáž velkých orbitálních infrastruktur a zachycování malých asteroidů na oběžné dráze Země.

Řízení

Úhly divergence paprsků iontových a plazmových trysek, obvykle větší než 10 stupňů, vyžadují, aby pastýř letěl ne více než několik průměrů cíle, pokud má být dosaženo účinného překrytí paprsku. Letové vedení a ovládání formace přiblížení[7] stejně jako prevence kolizí patří mezi nejdůležitější technologické výzvy konceptu.

Reference

  1. ^ C. Bombardelli a J. Peláez, „Sistema de modificación de la posición y actitud de cuerpos en órbita por medio de satélites guía“, patentové číslo P201030354. Prezentováno na Španělském patentovém úřadu 11. března 2010. Přihláška patentu PCT PCT / ES2011 / 000011
  2. ^ C. Bombardelli a J. Peláez, „Ion Beam Shepherd pro odstraňování bezkontaktního vesmírného odpadu“, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, sv. 34, č. 3, květen – červen 2011, str. 916–920. http://sdg.aero.upm.es/PUBLICATIONS/PDF/2011/AIAA-51832-628.pdf
  3. ^ S. Kitamura «Reorbiter velkého vesmírného odpadu využívající ozařování iontovým paprskem», 61. mezinárodní astronautický kongres, Praha, Česká republika, papír IAC-10.A6.4.8, září 2010).
  4. ^ C. Bonnal, J.M. Ruault, P. Bultel a M.C. Desjean, «High Level Requirements for a Operational Space Debris Deorbiter», 61. mezinárodní astronautický kongres, Praha, Česká republika, papír IAC-10.A6.4.5, září 2010).
  5. ^ V.S. Aslanov, A.S. Ledkov, «Postoj pohybu válcových kosmických úlomků při jejich odstraňování iontovým paprskem», Matematické problémy ve strojírenství, sv. 2017, ID článku 1986374, 7 stránek, https://www.hindawi.com/journals/mpe/2017/1986374/
  6. ^ C. Bombardelli a J. Peláez, „Ion Beam Shepherd for asteroid deflection“, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 34, č. 4, červenec – srpen 2011, s. 1270–1272, http://sdg.aero.upm.es/PUBLICATIONS/PDF/2011/AIAA-51640-157.pdf
  7. ^ A. Alpatov, S. Khoroshylov a C. Bombardelli „Relativní řízení satelitu pastýřů s iontovým paprskem pomocí impulsní kompenzace“, Acta Astronautica, sv. 151, 2018, str. 543–554.

externí odkazy