Микроспутники должны быть чрезвычайно лёгкими — при их строительстве на счету каждый грамм. То же самое касается и гироскопов, используемых для отслеживания изменений ориентации спутников на орбите. Инженерам удалось создать новый прототип гироскопа, который в 7 раз легче и значительно меньше ранее используемых систем.
Наблюдая за ночным небом в ясную погоду можно увидеть огромное множество мерцающих объектов, тем не менее далеко не все из них представлены звездами — «мерцать» могут и созданные человеком спутники. Такие орбитальные космические корабли, которые иногда видимы с Земли, могут быть самых различных размеров, начиная от крупных телекоммуникационных и телевизионных спутников и заканчивая небольшими научными спутниками, выполняющими роль космических обсерваторий. Измерительные приборы, которыми они оборудованы, производят сбор данных, в последующем используемые в самых различных научных проектах. Например, спутник «TET» учёные используют для тестирования возможностей новых измерительных систем противостоять экстремальным условиям космических полётов. Только после подобного рода испытаний, такие системы могут быть включены в состав других спутников.
Одной из таких систем является гироскоп, разработанный исследователями из Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM (Берлин, Германия) в сотрудничестве с инженерами из Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH. Спутники используют гироскопические датчики для определения своей ориентации по отношению к орбитальной позиции в качестве резервной системы на случай, если устройство слежения за звездами выйдет из строя, либо видимость звезд ухудшится. Такие системы ориентации нуждаются, по крайне мере, в трёх гироскопах — по одному для каждого направления движения. Они измеряют угловую скорость вращения спутника и вычисляют его ориентацию на основе достоверных данных, поступающих от устройств слежения за звёздами.
Гироскопы должны выдерживать колебания температур, с которыми им придётся столкнуться на низкой околоземной орбите. На таких высотах температура колеблется от минус 40 С до плюс 80 С. Помимо этого гироскопы должны сохранять свою работоспособность на протяжении по меньшей мере нескольких лет, невзирая на высокую солнечную радиацию. Ещё одно важное требование, выдвигаемое к гироскопам — небольшие размеры и лёгкость, ведь как известно, экономия даже грамма стартовой массы позволяет существо снизить затраты на запуск. И последнее — гироскопы должны быть энергосберегающими, так как микроспутники оснащены лишь одной небольшой солнечной батареей.
По слов Michael Scheidingам, управляющего директора Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH, новый прототип гироскопа способен не только выдерживать суровые условия космического пространства, но и значительно меньше и легче, к тому же расходует меньше энергии, чем аналогичные варианты устройства. Вместо традиционных 7,5 кг, новый гироскоп весит чуть меньше 1 кг, к тому же он на порядок меньше в объеме, отмечает Scheidingам. Как правило, гироскопы по размерам похожи на коробку для обуви, а размеры нового гироскопа всего 10х14х3 см, то есть не больше бумажника. Окончательная цель исследований заключается в том, чтобы сократить размеры системы по меньшей мере ещё в два раза. Ещё одно весомое преимущество этого гироскопа заключатся в том, что он потребляет вдвое меньше энергии, чем аналогичные устройства.
Как инженерам удалось добиться такого результата? Ответ кроется в волоконной оптике гироскопа. Главный компонент этого устройства — волоконная катушка, представленная ядром, обмотанным 1-2 км волокна. Чем длиннее волокно, тем точность гироскопа выше.
По словам Marcus Heimann из IZM, длина волока нового гироскопа была уменьшена до 400 метров, при чем точность устройства, как при длине волокна в 2 км. Добиться этого удалось посредством выбора более точных и эффективных оптических компонентов, объясняет Heimann. Сама катушка и стык между волокнами также были оптимизированы, сообщают разработчики. Учёные намерены презентовать прототип нового датчика на выставке «Sensor + Test», которая будет проходить в Нюрнберге (Германия) с 3 по 5 июня.
