Mitsubishi Electric разработала технологию, которая позволит печатать спутниковые антенны в космосе

Компания создала специальную смолу, позволяющую при помощи 3D-печати изготавливать рефлекторы антенн прямо на орбите.

1178

Антенны для систем связи космический аппаратов — это одна из немногих в отрасли вещей, для которой «размер имеет значение». Ведь именно размер антенны в первую очередь определяет её коэффициент усиления, диаграмму направленности и прочие параметры, влияющие, в конечном итоге, на саму возможность осуществления связи или наблюдения. Чем антенна больше, тем она лучше. Но мы не можем бесконечно увеличивать антенны — жёсткие ограничения на их размеры накладывают диаметр и длина головного обтекателя ракеты-носителя.

Ряд технических приёмов, таких как разворачиваемые антенны, выводящиеся на орбиту в сложенном виде, позволяют частично обойти это ограничение, но накладывают новые. Все помнят, с каким нетерпением мы не так давно ожидали раскрытия зеркала телескопа имени Джеймса Уэбба, малейшая неисправность в одном из сотен сочленений которого могла поставить под угрозу успех всей миссии. Кроме того, перегрузки, испытываемые космическим аппаратом на этапе выведения, заставляют инженеров изготавливать антенны на порядок более прочными и, как следствие — более тяжёлыми, чем это требуется для их последующей эксплуатации, что, в свою очередь, «крадёт» бесценный запас массы выводимого аппарата.

Однако инженеры японской компании Mitsubishi Electric Corporation совершили без преувеличения прорывное открытие. Они разработали специальную смолу, позволяющую при помощи 3D-печати изготавливать рефлекторы антенн прямо на орбите. Фотополимеризующаяся смола разработки Mitsubishi отвердевает под действием ультрафиолетового излучения Солнца и, таким образом, не требует дополнительных затрат энергии для своего отверждения. Готовые детали выдерживают температуру до 400 °C, что в полной мере удовлетворяет требованиям.

Изготовление антенны методом 3D-печати на орбите. Изображение: Mitsubishi Electric Corporation

В настоящий момент материал и технология его использования находятся в процессе испытаний. Но первые тесты, проведённые в вакуумной камере, оказались обнадёживающими: 16-сантиметровая антенна, изготовленная по новой технологии, по своим параметрам не уступала антеннам, изготовленным традиционными методами.

По заявлениям специалистов Mitsubishi, их технология не ограничивается изготовлением антенн и может быть применена для производства на орбите любых крупногабаритных деталей, выведение которых в готовом виде затруднительно или невозможно.

Источник

25 комментариев

Развернуть все

Пожалуйста, в свой профиль, чтобы комментировать сообщения, делать закладки и оценивать других пользователей. Для создания профиля или входа в систему требуется два клика.

Тра 27, 2022 05:21

Все помнят, с каким нетерпением мы не так давно ожидали раскрытия зеркала телескопа имени Джеймса Уэбба, малейшая неисправность в одном из сотен сочленений которого могла поставить под угрозу успех всей миссии
Ну а теперь будет “с каким нетерпением мы ожидали печати антенны, малейшая неисправность в одном из узлов принтера могла поставить под угрозу успех всей миссии“…
Фотополимеризующаяся смола разработки Mitsubishi отвердевает под действием ультрафиолетового излучения Солнца
А не разрушается ли она потом под действием того же ультрафиолета?..
И да, где металл? Антенна не может быть из смолы, на ней, ну хоть тонким слоем, но должен быть металл, отражающий радиоволны.

Тра 27, 2022 15:16

малейшая неисправность в одном из узлов принтера могла поставить под угрозу успех всей миссии
Верно, но тут есть важный нюанс – конструкция 3Д принтера намного проще, стоимость его минимум на порядок-другой меньше и если сдохнет один можно заслать второй-третий.
ВЕБ – штучный, эксклюзивный продукт, в свою очередь 3Д принтеры подобного класса можно делать на конвейере во множестве и в будущем они будут строить массу объектов уже в месте назначения(орбита/планета/астероид).
А не разрушается ли она потом под действием того же ультрафиолета?..
Это же эксперимент. Возможно первые экземпляры разрушатся. Будут сделаны поправки и выйдут новые версии. Тут всё как у Старшипов.
И да, где металл? Антенна не может быть из смолы, на ней, ну хоть тонким слоем, но должен быть металл, отражающий радиоволны.
Нанести металлический слой можно после изготовления “каркаса”.
Всё это вполне решаемые вопросы, хотя для их решения порой прийдётся создать нечто новое.

Тра 27, 2022 21:03

конструкция 3Д принтера намного проще, стоимость его минимум на порядок-другой меньше и если сдохнет один можно заслать второй-третий
3D-принтер – это лишь ничтожный довесок к дорогостоящему спутнику. Но выход из строя принтера уничтожает весь дорогостоящий спутник, так что никакого “можно заслать второй-третий”.

ВЕБ — штучный, эксклюзивный продукт
Продукт, который раскрывает сегменты зеркала с точностью не хуже +/- 60 нм…
Фотополимерный 3D-принтер – штука хорошая, но даже точность +/- 60 мкм (т.е. в тысячу раз хуже) ему не по силам. Конечно, радиоантеннам и вполне доступные принтеру +/-200-300 мкм – вполне приемлемая точность, только вот не надо сравнивать это с ювелирным James Webb.
А антенны, как раз из-за низких требований к точности, раскрывают без проблем. У Радиоастрона, например, антенна была 10 м – в полтора раза больше, чем зеркало James Webb.

Это же эксперимент. Возможно первые экземпляры разрушатся. Будут сделаны поправки и выйдут новые версии. Тут всё как у Старшипов.
Да нет, тут проблема фундаментальная: полимеры в принципе не любят жёсткий ультрафиолет, а тут ещё и материал с намеренно повышенной чувствительностью к нему (чтобы быстро твердел при облучении).

Нанести металлический слой можно после изготовления «каркаса».
Т.е. нам на спутнике ещё установка плазменного напыления нужна? Да ещё такая, чтобы на антенну пылила, а вот солнечные батареи, объективы оптических приборов, электрические изоляторы и т.д. гарантированно металлом не покрывались…

Всё это вполне решаемые вопросы, хотя для их решения порой прийдётся создать нечто новое.
Так-то всё решаемо, только вот не всё есть смысл решать… Например, сделать одноступенчатую ракету-носитель вполне себе возможно (у некоторых серийных тяжёлых ракет первая ступень могла бы вывести пачку CubeSat на орбиту сама по себе), только вот от этой идеи отказались: две ступени решительно эффективнее.

Тра 27, 2022 15:49

Контент видалено за запитом автора

Тра 27, 2022 16:51

Сказать «антенна» без привязки к чему либо это как «пальцем в небо»

Насколько я вижу, здесь речь идет не о самой антенне, а о концепте – печати такой конструкции на орбите, чего еще никто не делал. Фактически, об эксперименте. Критиковать то, что эта «антеннна вообще не антенна, и вообще она разрушится» – значит быть токсичным субьектом.

Тра 27, 2022 16:56

Как такой методой сделать Фазированную антенную решётку?

Сразу оговорившись, что я ни разу в своей жизни не печатал ни ФАР, ни АФАР антенны, и в частности не делал этого в космосе – всё же скажу что это не должно быть сколько то сложнее.

Потому как из чего состоит. скажем, терминал Старлинк (вполне себе обычная ФАР – антенна)? Из а) подложки (рама, плата, питание); б) расположенных по ним отдельных модулей ФАР; в) защитного радиопроницаемого корпуса.

Вывести на орбиту “мешок с запчастями”, из которого скрутить быстросборную раму. расположить роборукой по ней модули, проверить работоспособность и напечатать сверху корпус – это гораздо проще чем выводить полностью собранную тарелку (благо, она может быть хоть 50 м в поперечнике, расстояния в космосе немалые)…

Тра 27, 2022 16:48

В Мицубиши, конечно же, дураки сидят и этими вопросами не задавались 🙂

Тра 27, 2022 21:17

Очень может быть, что их эти вопросы не интересуют принципиально, т.к. цель создания реально применяемой в космосе технологии не стоит.
Например, когда Lexus в 2015-м разработал ховерборд, никого не волновало, что он ни для чего, кроме съёмки одного единственного видео, не пригоден, т.к. целью разработки был одно единственное видео.

Тра 27, 2022 06:20

Одна из тех новостей, которую надеешься и ждёшь прочитать тут.
Если американцы главная нация по путешествиям в космос, ведь каждая вторая ракетная компания в мире – американская, то японцы главные по его “обживанию”. Самый большой модуль МКС(Кибо), робот по сборке солнечных панелей(недавно тут статья проскакивала), “ловля” астероидов, теперь вот 3Д печать в космосе. Похоже японцы тихой сапой выйдут на уверенное третье место в космосе после США и Китая и без каких-то запредельных бюджетов и концентрации усилий всей страны. Они бьют по самым ключевым точкам, по тем которые являются следующими этапами в деле освоения космоса. Летать туда люди научились давно, теперь Маск научил их летать дёшево… и вот тут то приходят японцы со своими роботами и космическим строительством из навоза и палок(в хорошем смысле) на орбите и астероидах…
Эти идеи давно витают в воздухе, бери и пользуйся, но все почему-то ломятся конкурировать с Маском убежавшим на десятилетия вперёд. Зачем? Японцы, честь им и хвала, смекнули что конкурировать не надо, надо сотрудничать. И они делают то чего пока нет у Маска, тем самым они помогут друг другу и заработают очередные состояния каждый в своей сфере. Молодцы.

Тра 27, 2022 08:42

Здравствуй элемент сферы Дайсона

Тра 27, 2022 12:52

Судячи з опису, це схоже на поліефірку з присадками-фотоініціаторами зшивання олігомера в 3д решітку реактопласта. Та й верхня межа 400С дуже добре лягає. Якщо це так, то це дуже давній, дешевий і добре вивчений продукт. Молодці японці, що не вигадують якісь екзотичні состави.
3Д друк як такий, був вибраний “бо мода”, я гадаю. Насправді, це в’яжуче добре підійде для виклеювання скло-базальто-вугле-пластикових виробів. Практично необмежених розмірів, форм та міцності

В вакууме то всё шорошо, а в космосе придётся защищать застывающий полимер от пыли и других частиц.

Тра 30, 2022 14:50

Мне кажется, что застывать будет намного раньше, чем наберёт в себя всякую грязь.