Инженеры из Университета Кентукки представили технологию, способную изменить подход к управлению орбитальными группировками. В ходе лабораторных испытаний исследователям удалось добиться удержания заданного строя между тремя аппаратами без использования традиционных двигателей и расхода топлива — исключительно за счет взаимодействия магнитных полей.
Исследование, поддержанное NASA, Национальным научным фондом США и Управлением научных исследований ВВС США, будет опубликовано в сентябрьском выпуске журнала Aerospace Science and Technology за 2026 год.
Основы электромагнитного формационного полета
Разрабатываемое направление получило название электромагнитного формационного полета (Electromagnetic Formation Flying, EMFF). Принцип работы заключается в оснащении каждого спутника набором электромагнитных катушек. При подаче тока создаются магнитные поля, позволяющие аппаратам притягиваться или отталкиваться на расстоянии без физического контакта.
Ранее подобные эксперименты ограничивались лишь двумя объектами. Масштабирование такой системы до трех и более аппаратов сопряжено с серьезной проблемой: каждый спутник оказывается в зоне влияния сразу нескольких соседей, что делает процесс калибровки крайне сложным.
Решение через частотное разделение
Чтобы преодолеть ограничения управления, авторы предложили использовать переменные магнитные поля. В отличие от систем на постоянном токе, катушки питаются синусоидальными сигналами различных частот. Спутники реагируют исключительно на «свою» частоту, что позволяет им обмениваться магнитным воздействием с конкретными соседями независимо от остальных членов группы.
Такой децентрализованный подход избавляет от необходимости в едином контроллере. Каждый аппарат принимает решение на основе локальных данных, что делает систему легко масштабируемой для формирования крупных орбитальных группировок.
Экспериментальная проверка
Для подтверждения концепции была построена установка из трех мобильных модулей на воздушных направляющих, минимизирующих трение. Каждый аппарат оснастили катушкой, микроконтроллером Arduino Due, блоком питания и лазерными датчиками расстояния.
В ходе тестов центральный модуль работал одновременно на двух частотах, взаимодействуя с двумя крайними аппаратами, настроенными на одну частоту каждый. Система успешно заняла конфигурацию менее чем за 30 секунд. Точность удержания строя показала впечатляющие результаты: максимальная ошибка не превысила одного сантиметра, а средний показатель оказался меньше миллиметра.
Перспективы применения
Ученые подчеркивают, что магнитное управление не заменит традиционные двигатели, которые остаются необходимыми для вывода на орбиту и проведения сложных маневров. Однако новая технология позволит удерживать взаимное положение спутников уже на рабочей орбите, что критически важно для создания «виртуальных» инструментов из нескольких аппаратов.
Распределенные космические телескопы, интерферометры и детекторы гравитационных волн требуют ювелирной точности расположения компонентов. Переход на магнитное удержание позволит:
- Значительно продлить срок эксплуатации спутников за счет экономии топлива.
- Исключить загрязнение оптики и чувствительных датчиков продуктами работы двигателей.
- Реализовать сложные научно-исследовательские системы, работающие как единое целое.
Следующим шагом станет тестирование технологии в трехмерном пространстве и подготовка к полноценным испытаниям на околоземной орбите. На текущий момент эксперимент стал важным доказательством того, что групповое электромагнитное управление в космосе является достижимой целью.
