10.10.2020

«Тайцзи», или «Великий предел»

31 августа 2019 г. в 07:41:25.324 пекинского времени (30 августа в 23:41:25 UTC) с площадки Центра космических запусков Цзюцюань был произведен пуск коммерческого твердотопливного носителя «Куайчжоу-1A» (KZ-1A №Y10) со спутниками «Тайцзи-1» и «Сяосян-1» №07. 

Старт РН KZ-1A с КА "Тайцзи-1".

Через 27 и 32 минуты соответственно аппараты были успешно выведены на близкие солнечно-синхронные орбиты с прохождением нисходящего узла в 06:00 местного времени. Начальные параметры орбит, а также номера и международные обозначения, присвоенные КА и последней ступени носителя в каталоге Космического командования США, приведены в таблице. 

КА

Номер

Обозн.

Параметры орбиты

i

Hp, км

Ha, км

P, мин

Сяосян-1 №07

44519

2019-058A

97.79°

592.4

609.3

96.70

Тайцзи-1

44520

2019-058B

97.79°

592.5

607.3

96.69

Ступень РН

44521

2019-058C

97.80°

351.0

688.4

95.02

 

Основной аппарат «Тайцзи-1» (太极一号) первоначально был заявлен как экспериментальный спутник для отработки технологий микрогравитации – это было его официально описательное имя – с дополнительным обозначением KX-09, то есть 9-й научный (科学, кэсюэ). Его реальное имя было названо лишь три недели спустя, 20 сентября, на специальной пресс-конференции в Пекине.

«Тайцзи-1» является первым экспериментальным аппаратом одноименного проекта по регистрации гравитационных волн, над которым специалисты Китайской АН работают с 2008 г. Название «Тайцзи» является отсылкой к философскому термину со значениями «великий предел», «безграничность Вселенной» и «высшее начало», а также ко времени до выделения сил инь и ян, что довольно уместно в отношении исследуемого явления.

Как мы уже знаем ( https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/75503.html ), в общей теории относительности гравитационные волны возникают при движении массивных тел с переменным ускорением, например, в таких процессах, как вращение тесной пары черных дыр с их последующим слиянием. Их можно представить себе как быстрые колебания пространственно-временной «ткани». Прохождение гравитационной волны проявляется в относительном изменении расстояния между пробными массами. На наземных установках такие события фиксируются начиная с 2015 г., но размеры их весьма малы, так что малы и длины регистрируемых волн.

Европейское космическое агентство планирует примерно в 2034 г. создать космическую систему LISA с тремя межпланетными КА на расстояниях около 2.5 млн км друг от друга. Это позволит увеличить на четыре-пять порядков длину регистрируемой волны, то есть сместиться в диапазон средних и низких частот, и изучить источники с большими массами и большими расстояниями между объектами. В частности, это даст возможность принимать «сигнал» от компактных объектов, захваченных сверхмассивными черными дырами, и от двойных сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик.

На эту же область исследований нацелен и китайский проект «Тайцзи», рассчитанный на реализацию в три этапа: с одним, двумя и тремя КА соответственно. Первый этап был утвержден к реализации в августе 2018 г. в рамках второй фазы китайской научной космической программы и осуществлен в течение всего 12 месяцев. Этап «Тайцзи-2» также утвержден со сроком запуска пары спутников до конца 2024 г. Третий этап, как ожидается, будет реализован около 2033 года с запуском системы из трех межпланетных КА с расстояниями в каждой паре по 3 млн км.

Спутник «Тайцзи-1» разработан и изготовлен Инновационной исследовательской академией микроспутников (ИИАМ) в Шанхае по заказу Национального центра космической науки Китайской АН. Научным руководителем проекта «Тайцзи» является вице-президент Университета Китайской АН академик У Юэлян (吴岳良). В ИИАМ за создание КА отвечали командующий Юй Цзиньпэй (余金培) и главный конструктор Ли Хуаван (李华旺).

Внешний вид КА "Тайцзи-1".

Заявленная задача спутника «Тайцзи-1» – демонстрация ультраточных технологий управления и измерений в условиях орбитального полета. Сюда входят ультрастабильная ориентация КА, измерения остаточных ускорений спутниковой платформы и их компенсация, чрезвычайно точный контроль деформаций конструкции.

Соответствующими инструментами на борту являются:

* система измерений микродеформаций на базе высокоточного и ультрастабильного лазерного интерферометра, созданного в Институте механики Китайской АН и Уханьском физико-математическом институте под руководством Чэнь Лишэна (陈李生);

* подсистема ориентации и обеспечения невозмущенного движения КА, за которую отвечал ведущий конструктор ИИАМ Ху Чжицян (胡志强);

* высокоточный датчик остаточных микроускорений, разработанный в Ланьчжоуском космическом физико-техническом институте («510-й институт») командой Лэй Цзюньгана (雷军刚) в кооперации с Чанчуньским институтом оптики, точной механики и физики;

* исполнительные устройства микроньютоновского класса тяги – высокочастотные ионные двигатели и двухрежимные холловские двигатели. Двигательная установка с ионными двигателями создана в Институте механики в группе Кана Ци (康琦), разработчика холловской ДУ установить не удалось. Блоки управления обеими системами созданы в Национальном центре космической науки.

Размещение высокочастотных ионных двигателей на КА "Тайцзи-1".

Первая фаза орбитальных испытаний была закончена к 20 сентября 2019 г., а к 25 декабря были завершены все запланированные тесты. В ходе их было установлено, что лазерный интерферометр измеряет смещение с точностью порядка 100 пикометров, то есть на величину диаметра ядра атома, гравитационный датчик фиксирует возмущения порядка 10-10 ускорения земного тяготения, причем центр его пробной массы не отклоняется от центра тяжести спутника более чем на 1 мм, а тяга микроньютоновского двигателя регулируется с точностью лучше 1 мкН. Кроме того, были подтверждены проектные характеристики системы терморегулирования, которая держит заданную температуру с ошибкой на уровне милликельвинов.

Заявленное еще на пресс-конференции 20 сентября испытание технологии невозмущенного орбитального полета в орбитальных данных того периода не просматривается. Следует отметить, однако, что как раз с конца декабря 2019 г. и до начала сентября 2020 г. фиксируется значительно меньшая скорость снижения орбиты КА, чем до и после этого периода. У второго КА такого эффекта не наблюдается – следовательно, он обусловлен не общим состоянием земной атмосферы, а сугубо внутренними причинами, связанными с работой «Тайцзи-1».

Изменение средней высоты полета двух КА.

Попутный спутник «Сяосян-1» №07 (潇湘一号07星) был изготовлен Космической научно-технической исследовательской академией «Тяньи» в г. Чанша в стандартном для нее формате кубсата 6U и стал 14-м спутником этой частной фирмы.


Эмблема запуска КА "Сяосян-1" №07.

Аппарат создан в рамках соглашения о стратегическом сотрудничестве с Лабораторией управления воздушным движением и новых навигационных технологий Пекинского университета аэронавтики и астронавтики и является вторым в серии полетов для летной верификации новой спутниковой платформы, на которую приходится лишь 2 кг из примерно 10 кг общей массы КА и около 10 Вт энергопотребления. Данная платформа пригодна для каскадного соединения до 16 блоков, что позволяет собрать спутник массой до 200 кг и питать полезную нагрузку массой свыше 100 кг, обеспечивая до 500 Вт производимой мощности. Расчетный срок службы запущенного КА – три года, в перспективе он может быть увеличен.

«Сяосян-1» №07 предназначен для подтверждения ключевых технологий солнечного паруса на орбите в целях дальнейшей разработки крупных солнечных парусов. Разработчиком солнечного паруса «Тяньфань-1» (天帆一号) был Шэньянский институт автоматики Китайской АН, от названия которого происходит другое обозначение полезной нагрузки – SIASAIL-1. В качестве главного конструктора КА в «Тяньи» был приглашен Лю Цзиньго (刘金国), заместитель директора Исследовательского отдела по космической автоматике Шэньянского института автоматики.

КА "Сяосян-1" №07 с развернутым солнечным парусом (модель).

Полезная нагрузка включает собственно парус из гибкой полиимидной пленки площадью 0.6 м2 и устройство развертывания и занимает до запуска объем менее 0.5U. Развертывание проводится в два этапа: сначала устройство выталкивается из корпуса и поворачивается на 90°, затем выдвигаются четыре ребра и распрямляется пленка.

Развертывание солнечного паруса "Тяньфань-1".

25 декабря 2019 г. разработчик отчитался о развертывании паруса и опубликовал его снимки. Судя по орбитальным элементам, оно произошло в первых числах декабря – и после этого скорость снижения КА закономерно возросла.

Автор: Liss

Поделиться в соц. сетях
118