Японский спутник-оригами раскрылся в 25 раз больше исходного размера

Японское космическое агентство JAXA успешно запустило спутник OrigamiSat-2, представляющий собой миниатюрный аппарат размером с куб 10 на 10 сантиметров, который способен раскрывать свою отражающую антенну, увеличивая её площадь в 25 раз. Это достижение стало возможным благодаря применению принципов оригами.

Инновации JAXA и миссия Kakushin Rising

23 апреля JAXA в рамках своей программы демонстрации инновационных спутниковых технологий запустило несколько спутников на низкую околоземную орбиту. Миссия получила название Kakushin (“инновация”) Rising. Примерно через 53 минуты после старта из Новой Зеландии на солнечно-синхронную орбиту высотой 540 километров были выведены восемь малых спутников. Их задачи включают мониторинг океанов, многоспектральную фотосъемку с помощью ультракомпактных камер, а также исследование электромагнитных предвестников землетрясений.

Оригами в космосе: история и перспективы

Принципы оригами (складывания) и киригами (с использованием надрезов и склеивания) давно применяются в промышленном дизайне, особенно в Японии. Так называемый “Миура-Ори” — способ компактного складывания, используемый, например, в больших картах для удобства хранения, — изначально разрабатывался для создания разворачиваемых космических конструкций. В 1995 году этот метод был успешно применен в солнечных панелях японского спутника SFU (Space Flyer Unit), что стало образцом для последующих космических аппаратов.

Подобные конструкции лежат в основе “солнечных парусов”, которые японские инженеры называют “космическими яхтами”. Эти аппараты используют давление солнечного света (фотонов) на парус для движения в космосе, исключая необходимость в ракетном топливе и даже двигателях. В 2010 году JAXA запустило первый в мире аппарат IKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun), который, используя свой сложенный по принципам оригами парус, пролетел 80 800 километров до Венеры.

Экономия на космических запусках с CubeSat

Учитывая колоссальные затраты на вывод объектов в космос, все космические агентства, компании и организации стремятся сократить расходы. Малые спутники CubeSat, в том числе использующие механизмы складывания по принципу Миура-Ори, предлагают значительную экономию.

• Стоимость разработки обычного метеорологического спутника ранее могла достигать 290 миллионов долларов США, а разведывательного — 390 миллионов (без учета обслуживания). Запуск добавлял к этой сумме от 10 до 400 миллионов долларов.
• Стоимость доставки одного килограмма полезной нагрузки на большой ракете превышала 8 800 долларов, а на малой ракете — до 22 000 долларов.
• Например, коммерческий спутник связи TerreStar-1 2009 года весил 6,91 тонны, имел S-диапазонную антенну длиной 18 метров и солнечные панели размахом 32 метра. Его создание и страхование обошлись в 350 миллионов долларов, а только запуск на ракете Ariane 5 стоил 165 миллионов долларов.

Разработка CubeSat — спутников весом от 1 до 10 килограммов — может стоить всего несколько тысяч долларов, при этом цикл разработки и производства значительно короче. Они достаточно легки для запуска даже с помощью “роконов” (ракет, поднимаемых на большую высоту стратосферными аэростатами), таких как разрабатываемый Bloostar от Zero 2 Infinity. В случае успеха Bloostar сможет вывести полезную нагрузку массой 140 килограммов на низкую околоземную орбиту высотой 200 километров, или 75 килограммов на солнечно-синхронную орбиту высотой 600 километров.

Технология антенны-рефлектора

Оригами-антенна JAXA использует технологию, корни которой уходят во времена “космической гонки” между СССР и США. Это низкозатратная рефлекторная антенна, отличающаяся от традиционных параболических зеркал. Она способна работать с высоким коэффициентом усиления для орбитальных и межпланетных миссий. Используя облучающий элемент, такая антенна может контролировать фазу отраженного поля на своей плоской пассивной поверхности, формируя сфокусированный луч.

Сотрудничество с Rocket Lab

Миссия Kakushin Rising 23 апреля стала вторым за пять месяцев случаем, когда JAXA воспользовалось услугами частной космической компании Rocket Lab для запуска своих спутников. Rocket Lab, базирующаяся в Лонг-Бич, Калифорния, осуществляет запуски как из США, так и со своих стартовых площадок на полуострове Махия в Новой Зеландии, используя двухступенчатую ракету Electron, которая частично возвращается на Землю и предназначена для малых полезных нагрузок.

Основатель и генеральный директор Rocket Lab сэр Питер Бек отметил: “Две успешные миссии за несколько месяцев, точно выведенные туда, куда нужно, демонстрируют, почему Electron является предпочтительным малым носителем для национальных космических агентств” в условиях роста мировой индустрии CubeSat, стоимость которой оценивается в 355 миллионов долларов.

На своем веб-сайте компания позиционирует себя как “комплексная космическая компания”, предлагающая “надежные услуги по запуску, космические аппараты, спутниковые компоненты и управление на орбите”. Rocket Lab уже развернула более 250 спутников и сотрудничает с правительственными агентствами США, такими как NASA, Космические силы и DARPA, а также с компаниями, включая Canon и Unseenlabs.