Sistemul de desconsiderare a yo-yo

Un sistem de depilare a yo-yo este un aparat folosit pentru a reduce rotația în jurul axei care are momentul maxim de inerție în sateliți, de obicei imediat după ce sateliții sunt puși pe orbită.

Redați fișierul media

Acest videoclip ilustrează momentul pornirii modulului de asistență a încărcăturii (PAM-D), ultima etapă a lansatorului Delta II care a trimis pe orbită sonda Phoenix Mars Lander . După începerea rotației, etapa este pornită pentru timpul necesar, apoi oprită, încetinită în rotație prin intermediul unui sistem yo-yo și în cele din urmă eliberată din sondă.

Tehnică

Sistemul este de fapt constituit din două cabluri cu o greutate la un capăt și de obicei înfășurate în jurul ultimei etape a lansatorului sau, mai rar, a satelitului în sine, în așa fel încât să semene cu un fel de yo-yo dublu. Odată ce greutățile sunt eliberate din partea laterală a vehiculului, rotația vehiculului le aruncă de pe axa de rotație (astfel se numește axa de rotație care trece prin centrul de masă al unui corp). Aceasta transferă suficient moment unghiular către greutăți pentru a reduce rotația satelitului la valoarea dorită. După aceea, cablurile și greutățile sunt de obicei eliberate în spațiu. ^[1]

Dispinarea este necesară deoarece, în unele cazuri, etapele finale ale lansatoarelor sunt stabilizate utilizând tehnica de stabilizare a centrifugării , o tehnică de stabilizare pasivă în care întregul vehicul se rotește pe sine, astfel încât vectorul său de moment unghiular să rămână aproape fix în spațiul inerțial. ^[2] Mișcarea de rotație este stabilă dacă satelitul se rotește în jurul axei care are momentul maxim de inerție ^[2] și adesea rotația trebuie să fie destul de rapidă pentru a menține vehiculul stabil în timpul fazei de aprindere a motoarelor (rotația turației este de obicei aproximativ 50 rpm, dar în unele cazuri, cum ar fi în cazul sondelor programului Pioneer , poate ajunge la peste 600 rpm). Având în vedere că, odată ce motoarele din ultima etapă au fost oprite și satelitul eliberat, sistemul de control al atitudinii acestuia din urmă nu ar putea gestiona o astfel de viteză de rotație, înainte de eliberarea efectivă, mecanismul este declanșat. eu. Odată ce viteza de rotație este atinsă astfel încât să poată fi gestionată de satelit, de obicei de la 2 la 5 rpm, sistemul de eliminare este expulzat și ultima etapă a lansatorului este eliberată din satelit (așa cum am menționat anterior, uneori dispinderea este plasată pe satelit în sine, caz în care ultima etapă a lansatorului este eliberată mai întâi și apoi mecanismul de încetinire a rotației este activat). Sistemele de depilare yo-yo sunt utilizate în zborurile suborbitale ale rachetelor NASA , de fapt, în aceste cazuri, vehiculele sunt stabilizate în timpul ascensiunii și au puțin timp pentru a elimina rulajul folosind doar sistemul de control al atitudinii sarcinii. ^[3]

Istorie și exemplu de aplicație

Sistemul de eliminare a yo-yo a fost inițial inventat, construit și testat la Jet Propulsion Laboratory din California Institute of Technology de W. Pilkington Jr., W. McDonald și WH Wells, care l-au brevetat în aprilie 1962. ^{[4] [ 5] [6] [7]}

Mecanismul yo-yo a fost utilizat cu succes, de exemplu, în misiunea Dawn , lansată la 27 septembrie 2007. Sistemul în acest caz consta din două cabluri lungi de 12,15 m cu o masă de aluminiu la capăt și tungsten cântărind 1,44 kg. Odată pornit, cu cinci secunde înainte de separarea dintre scenă și satelit, sistemul de reducere a vitezei de rotație a vehiculului, care cântărește 1.420 kg, de la 46 rpm la 3 rpm în direcția opusă, totul în patru secunde. ^[8] Pentru a înțelege un astfel de efect produs de o masă cu o greutate atât de mică, gândiți-vă doar că cele două greutăți erau foarte departe de axa de rotire și că efectul lor crește odată cu pătratul lungimii cablurilor.

Deși este adevărat că eliberarea componentelor mecanismului de depilare yo-yo poate contribui la problema resturilor spațiale în misiunile orbitale, acest lucru nu se întâmplă atunci când acestea sunt utilizate în misiuni de orbită de evadare , cum ar fi misiunea Dawn menționată anterior, deoarece cablurile și greutățile sunt, de asemenea, eliberate de-a lungul traiectoriilor de evacuare.

„Greutate în yo”

În unele cazuri, mecanismul de amortizare a rotației yo-yo este realizat folosind un singur cablu și o singură greutate și în astfel de cazuri este denumit în mod colocvial „greutate yo” sau „yo-tumble”. ^[9]

Când ultima etapă a lansatorului este alcătuită dintr-o rachetă cu propulsor solid , se poate întâmpla ca motorul rachetei, mai ales dacă are un propulsor solid , să continue să dea slab împingere chiar și după ce sonda este eliberată. Acest lucru se poate datora combustibilului rezidual și învelișului izolator al motorului, care poate degaja chiar și fără prezența unei arderi semnificative (așa-numitul fenomen de „degazare”). În cazuri rare, acest lucru a dus, de asemenea, la trasarea satelitului de către ultima etapă care tocmai a fost lansată; mecanismul „yo-weight” este folosit tocmai pentru a evita o astfel de eventualitate. ^[10] Folosind un sistem cu o masă de ordinul 1 kg conectat cu un cablu de aproximativ un metru, fără omolog, în cele din urmă ultima etapă începe să se răstoarne și această mișcare de răsturnare împiedică să se dea tot drumul forței slabe reziduale. într-o singură direcție, ci mai degrabă să fie aplicat direcțiilor aleatorii, făcând improbabilă coliziunea cu satelitul. ^[11]

În martie 2009, chiar componentele unui sistem de „greutate în yo” dezafectat au provocat o alarmă în trecerea lor în apropierea Stației Spațiale Internaționale . ^{[12] [13]}

Notă

Portalul astronauticii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de astronautică