Исследователи из Университета штата Колорадо в Боулдере (США), при активном участии студентов факультета машиностроения, разработали и представила прототип развертываемой спиральной антенны для небольших космических спутников на недавно прошедшей выставке инженерных проектов американских колледжей CEAS Expo 2022. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
По мере того, как космическая отрасль переключается с крупных спутников на более мелкие с почти той же функциональностью, растет потребность в уменьшении размеров бортового оборудования. Группа инженеров-механиков старших курсов из Университета штата Колорадо в Боулдере помогла удовлетворить эту потребность, разработав компактную антенну, которая позволила бы осуществлять более мощную радиосвязь на небольших спутниках.
Корпорация Lockheed Martin Space спонсировала этот проект, получивший название Senior Design. Группа студентов факультета машиностроения спроектировала и построила действующий прототип устройства.
«Вся наша команда увлечена космической отраслью, и мы хотели быть частью происходящих изменений и инноваций. Мы обнаружили, что продвижение развертываемых элементов в небольших подразделениях действительно интересно», – сказала Джиллиан Грейс Брачоки, руководитель проекта студенческой команды.
Прототип представляет собой спиралеобразную антенну, которая при запуске спутника находится в сжатом состоянии, а полностью развертывается в рабочее состояние уже после выхода на орбиту. Активация производится по команде бортового компьютера. Антенный компонент устройства, в сжатом виде имеющий высоту чуть менее 9 см, увеличится в пять с лишним раз – до почти 50 см – при обеспечении своей полной функциональности.
Команда достигла этого, спроектировав антенну со свойствами механической пружины, и это была идея, которую аэрокосмическая индустрия редко пыталась реализовать раньше. Студенты объяснили, что оптимизировать прототип так, чтобы он был и пружиной, и антенной, было сложно. Следовало принять во внимание геометрию, материал и частотный диапазон. Студенты использовали программное обеспечение высокочастотного симулятора конструкции, чтобы построить антенну, которая могла складываться и раскрываться со свойствами механической пружины.
Николя Гарционе, один из инженеров-электромехаников в команде, отметил: «Часть наших требований к конструкции состояла в том, что она должен выдержать эквивалент запуска ракетой-носителем Atlas V, что довольно жестко. Мы потратили много времени для обеспечения жизнеспособности и безопасности конструкции».
Lockheed Martin Space также требовала, чтобы прототип был масштабируемым. Поэтому студенты спроектировали каждую часть развертываемой антенны так, чтобы ее можно было масштабировать в габаритах плюс-минус 50%. Это важно, поскольку размер устройства также будет определять диапазоны радиочастот, передаваемые через антенну. Для большей окружности пружины – потребуются более высокие частоты.
Студенты успешно осуществили на своем прототипе проверку функциональности антенны, развертывания, устойчивость устройства к механическим ударам и вибрации. Радиочастотные испытания проводились в First RF – компании, специализирующейся на антеннах и радиочастотных системах, а вибрационные испытания проводились в Lockheed Martin.