Размер космических конструкций пока ограничен не только массой, но и габаритами ракетного обтекателя. Даже крупные носители не могут вывести в готовом виде антенну, энергетическую платформу или зеркало, если такая конструкция не помещается под головным обтекателем. Исследователи из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики и Пекинского технологического института предложили один из вариантов решения: автономные модули, которые сами меняют форму и соединяются в космосе.
Каждый модуль построен вокруг трех угловых узлов, соединенных углепластиковыми стержнями. В узлах установлены катушки с шаговыми двигателями, холодногазовые микродвигатели и постоянные магниты. Катушки позволяют укорачивать или удлинять стержни, меняя размеры треугольной секции. Двигатели ориентации подводят модуль к соседнему элементу и выравнивают его по положению и вращению. На последних сантиметрах соединение завершают магниты.
Главная особенность проекта заключается в активном управлении формой. При обычном раскрытии гибких элементов небольшие производственные отклонения и изгибы накапливаются и могут помешать стыковке. Контур обратной связи постоянно сравнивает фактическое положение узлов с расчетным и корректирует длину стержней и движение модуля.
Проверить систему в настоящем космосе пока слишком дорого, поэтому эксперимент провели на воздушных подшипниках над гранитной плитой. Камеры отслеживали положение узлов, а система управления направляла их к точке соединения. Когда активное изменение формы отключали, погрешности приводили к промаху магнитных фиксаторов. Включенный контроллер компенсировал более 98 процентов ошибок положения и деформации, после чего магнитное соединение срабатывало.
Авторы рассматривают результат как первый шаг к автономной сборке крупных конструкций на орбите. В перспективе такие модули смогут формировать энергетические платформы, коммуникационные системы и элементы телескопов, которые невозможно запустить одним целым. Пока работа демонстрирует не готовую орбитальную технологию, а проверенный на лабораторной установке принцип управления, необходимый для будущих сборочных миссий.
