Özel şirketler, daha büyük roketlerle uzaya giderek daha fazla yük taşıma konusunda giderek daha başarılı oluyor. Ancak, yörüngeye çıkarabileceğimiz nesnelerin boyutunda hâlâ büyük bir kısıtlama var: koronun boyutu. Bu, fırlatabileceğimiz şeyin genel şeklini fiziksel olarak sınırlıyor ve örneğin bir iletişim dizisinin veya güç uydusunun boyutlarını ciddi biçimde kısıtlıyor. Ancak Nanjing Havacılık ve Uzay Bilimleri Teknolojisi Üniversitesi ile Pekin Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar, hem konumlandırmayı hem de kendi boyutlarını ince ayar edebilen, kendinden şekil alan, açılabilir bir modül çözümü sunuyor.
Bunun bir avantaj sunduğunu anlamak için, mühendislerin bu sorunu günümüzde nasıl çözdüğüne bakmak en iyisidir. Tipik olarak, katlanabilir açılabilir bir kule (deployable boom) kullanırlar: metre cetveli gibi sarılabilen, ardından uzayda boşluğa bırakıldığında düzleşecek şekilde açılan sert, ince bir karbon fiber şerit. Sorun şu ki, bu sistemler gerçek ortamlarda neredeyse asla mükemmel biçimde açılmaz ve birden fazla modülü bir araya getirmekten söz ederken, birkaç milimetrik bir h bile tüm misyonun başarısız olmasına yol açabilir.
Bunu düzeltmek, ilk açılımdan sonra, ortaya çıkabilecek hataları düzeltmeye yönelik adımlar atmayı gerektirir. Araştırmacılar sistemi, karbon fiber çubuklarla birbirine bağlanan üçgenli köşe modüllerinden oluşan bir kurulum olarak kurdular. Kritik nokta, her köşe modülünün iki özelliğe sahip olmasıdır: bir makara ve iticiler — bunlar tüm kurulumun boyutlarını gerçek zamanlı olarak ayarlamasına olanak tanır.
Fraser, roket koruna yerleştirilecek katlanabilir kompozit kuleler için bir NIAC projesini anlatıyor
Makara sürmek için bir adım motoru kullanarak her modül, komut üzerine karbon fiber çubuklarını kısaltabilir veya uzatabilir. Bu, onu katılmayı planladığı yapıya göre boyutunu ayarlamasına olanak tanıdığı gibi, aynı zamanda bir kontrol geri besleme döngüsünden gelen küçük ayarlamalara da olanak tanır; böylece her modül planlanan yapısal desenin içine düzgün biçimde oturur.
Modüler kurulumu yerine yerleştirmek, iticilerin devreye girdiği yerdir. Her köşe modülü, soğuk gaz iticisiyle donatılmıştır ve bunların tümü, modülü öne, arkaya itmek veya hedefinin dönme hızıyla eşleşecek şekilde döndürmek için bir merkez kontrol sisteminin kullanımına bağlanır. Modüller iticiyle yeterince yaklaştırıldıktan sonra, manyetik kuvvet devreye girer; her modülün içine gömülmüş kalıcı mıknatıslar, modülleri son birkaç santimetride birbirine çeker.
Bunların tümü teoriye göre iyi听起来, ancak bunun gerçekten iyi olduğunu kanıtlamak için araştırmacılar, katı köşeleri bükülebilir karbon fiber kollarla birleştiren ve bunu modül yakıtı tüketirken değişen kütlelerle birleştiren bir matematiksel çerçeve türü geliştirmek zorunda kaldı. Başka bir deisle, karmaşık matematikle çok fazla uğraşıldı ve araştırmacılar, modülleri uçuş sırasında aktif biçimde kontrol etmek için gereken dinamik kontrol denklemlerini formüle etmek üzere birkaç farklı teknik kullandı.
Metamateryaller, korun sorununa dair başka bir potansiyel çözümdür, Fraser’ın anlattığı gibi.
Ama pratikte durum nasıl? Bu modüllerin geliştirilmesinin bu kadar erken aşamasında bir dizi modülü fırlatmak çok pahalı olurdu. Bu yüzden araştırmacılar bir hava masasına (air hockey) döndü. Ya da daha spesifik olarak, granit bir levha üzerinde kayan hassas hava yataklarını kullandılar — bu, benzetme için hava masasına yeterince benzer. Ayrıca masanın üzerine bir izleme sistemi kurdular; iticiler modülleri birbirine yaklaştırırken, modülleri yukarıdan bir dizi kamera ile izlediler. Aynı kameralar, o gerçek zamanlı koordinatları kontrol algoritmasına da besleyerek modüllerin konumlandırmayı anında ayarlamasına olanak tanıdı.
Bu tür bir ayarlama, modüllerin gerçekten birbirine bağlanması için kritikti; makaleye göre. Eğer bu gerçek zamanlı ayarlama kapatılsaydı, üretim kusurları ve karbon fiberin bükülmesinden kaynaklanan eğilmeler manyetik kilitlerin isabet etmesini engeller, kurulumun başarısız olmasına yol açardı. “Aktif şekil değiştirme kontrolü” etkinleştirildiğinde, kontrolcüler kule uzunluklarını ve konumlandırma hatalarını %98’den fazla oranında ayarlayabildi ve mıknatırın yerine kilitlenmesini sağladı.
Bu çalışma, yörüngede büyük yapıların otonom montajının yaygınlaştırılması yönündeki ilk adımın bir temsilcisi ve özellikle gezegenimizin yerçekimi kuyusunda ilk büyük altyapı adımlarını atarken kritik olabilecek türde bir modüler uzay altyapısı için öne çıkıyor. Sonrasında, enerji platformlarından derin uzay gözlem araçlarına kadar her şeyi bir araya getiren tamamen otonom modül sürüleri olabilir. Ancak şu an için, pahalı bir air hockey masası üzerinde iki parçanın bir araya gelmesi, o uzun vadeli hayale ulaşılırken atılan başka bir adım daha.
EurekAlert / Beijing Teknoloji Enstitüsü – Özlü serileştirilebilir modüllerün montaj kontrolünün dinamik analizi ve deneyleri
Q. Duan, J. Sun ve H. Hu – Özlü serileştirilebilir modüllerün montaj kontrolünün dinomatik analizi ve deneyleri
UT – “Akıllı Cetvel” Uzay Teleskopları Sürülerinin Ötegezegen Görüntülemesine Yardımcı Olabilir
UT – Robotlar Yörüngede Kitle Metamalzeme Radarları İnşa Edebilir
Bu gelişme hakkında düşüncelerinizi, donanım deneyimlerinizi veya sorularınızı Topluluk Forumumuzda paylaşın.
Foruma Katıl & Yanıtla ➔
Henüz yorum yok