Снятие и установка двигателя ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)

 Снимайте двигатель Лада Приора в сборе с коробкой передач, опуская его вниз из моторного отсека. Удобнее снимать двигатель с автомобиля, установленного на подъемнике. Перед снятием двигателя необходимо подготовить надежную подставку, на которой двигатель должен стоять устойчиво. Перед отсоединением шлангов и электрических проводов рекомендуем промаркировать их, чтобы не перепутать при сборке.
 Далее в статье будет приведена информация о демонтаже двигателя с автомобиля.

Инструменты необходимые для снятии и установке двигателя на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)

Вам потребуются: ключи «на 10», «на 13», «на 15», «на 17», отвертки, пассатижи, кусачки или нож, таль или иное подъемное устройство, стропы (прочная веревка).

Последовательность операций проводимых при снятии и установке двигателя на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)

1. Снимите декоративный кожух двигателя (см. «Снятие и установка декоративного кожуха двигателя на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).
2. Снизьте давление в системе питания, если работа выполняется сразу после поездки (см. «Снижение давления топлива в системе питания на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»). Топливо в системе также можно снизить через клапан расположенный в топливной рампе. Открутить колпачок и нажать на нипель при этом собрать бензин из системы в какую либо емкость недопустив его попадание на горячие элементы двигателя, тем самым предотвращая возможность возгорания.
3. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
4. Для удобства работы снимите аккумуляторную батарею, отсоеденив клеймы и сняв планку удерживающую аккумулятор. 5. Снимите брызговик двигателя (см. «Снятие и установка брызговика двигателя на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).
6. Слейте охлаждающую жидкость (см. «Замена охлаждающей жидкости на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).
7. Снимите воздушный фильтр.
8. Отсоедините от головки блока, дроссельного узла и впускного коллектора все шланги, трубопроводы и провода, которые отсоединяли перед снятием головки блока цилиндров для замены ее прокладки, а также трос привода дроссельной заслонки вместе с его кронштейном (см. «Замена прокладки головки блока цилиндров на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).
9. Отсоедините колодки жгутов проводов от датчика скорости, датчика положения коленчатого вала и датчика детонации (см. «Датчики системы управления двигателем на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).
10. Отсоедините провода от стартера (см. «Снятие и установка стартера на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)») и генератора (см. «Снятие и установка генератора на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).

11. Отсоедините колодку жгута проводов от выключателя света заднего хода на коробке передач.

12. Разъедините колодки жгутов проводов датчиков концентрации кислорода и извлеките держатели их проводов из отверстий теплоизоляционного щитка рулевого механизма (см. «Замена катколлектора на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).13. Отсоедините держатели моторного жгута проводов от кронштейна на двигателе и отведите жгут в сторону.

14. Ослабьте затяжку хомутов…

 
15. …и отсоедините от термостата все шланги.

16. Ослабьте затяжку хомута…

 
17. …и отсоедините шланг отопителя от подводящей трубы водяного насоса.

18. Отверните ключом «на 13» гайку крепления наконечника «массового» провода…

 
19. …и снимите провод.

20. Отсоедините топливный шланг от трубки, закрепленной на моторном щите.

21. Отсоедините от коробки передач реактивную тягу (см. «Снятие и установка коробки передач на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).

22. Отсоедините от коробки передач тягу переключения передач (см. «Снятие и установка коробки передач на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).

23. Снимите дополнительный глушитель, так как его приемная труба препятствует опусканию двигателя вниз (см. «Замена дополнительного глушителя на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).

24. Отсоедините от коробки передач нижний конец троса привода сцепления (см. «Замена троса привода выключения сцепления на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).
 

25. Перекусите хомут, стягивающий трос привода дроссельной заслонки и шланг вентиляции картера двигателя, и отведите трос от двигателя.

26. Отсоедините рычаги передней подвески от поворотных кулаков, для чего ключом «на 17» выверните по два болта крепления шаровых опор к кулакам с обеих сторон автомобиля.

 
27. Оперев монтажную лопатку на картер коробки передач, выдавите из нее внутренние шарниры левого… 28. …и правого приводов передних колес. Отведите приводы от коробки передач, перемещая наружу соответствующие амортизаторные стойки передней подвески.

 

Примечание
Перемещению амортизаторных стоек препятствуют рулевые тяги. Для того чтобы исключить их влияние, при отсоединении от коробки передач правого привода выверните рулевое колесо до упора влево, а при отсоединении левого привода — вправо.

Предупреждения
Отсоединяйте правый привод только после снятия передней крышки картера сцепления (см. «Замена прокладки масляного картера на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»), иначе монтажной лопаткой можно прогнуть крышку и маховик будет за нее задевать.
Не отсоединяйте одновременно оба привода, так как в этом случае в дифференциале могут сместиться шестерни полуосей и установить приводы без разборки коробки передач будет невозможно. При необходимости отсоединения обоих приводов после отсоединения одного из них вставьте на его место технологическую заглушку или старый корпус внутреннего шарнира и привяжите заглушку или корпус к коробке передач проволокой, чтобы они не выпали при снятии коробки. После этого отсоедините второй привод.

29. Убедитесь, что от силового агрегата отсоединены все провода, шланги и органы управления.

30. Закрепите на двигателе стропы грузоподъемного механизма и немного натяните их, чтобы разгрузить подушки опор силового агрегата.

 
31. Выверните ключом «на 15» болт крепления штанги правой опоры силового агрегата к поперечине.

32. Выверните ключом «на 15» болт крепления штанги левой опоры силового агрегата к кузову.

33. Отверните ключом «на 15» гайку крепления кронштейна задней опоры силового агрегата к подушке опоры и выверните ключом «на 13» два болта крепления подушки к кузову. Снимите подушку опоры (см. «Замена опор силового агрегата на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).

34. Отверните ключом «на 17» гайку крепления кронштейна передней опоры силового агрегата к подушке опоры и выверните ключом «на 13» два болта крепления подушки к кузову. Снимите подушку опоры (см. «Замена опор силового агрегата на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).

35. Установите под двигатель заранее подготовленную подставку, опустите на нее силовой агрегат, приподнимите автомобиль и выньте из-под него двигатель.

Полезный совет
В данном разделе описано снятие двигателя вниз в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя (в составе силового агрегата, вместе с коробкой передач). Для этого нужны подъемные механизмы, чтобы повыше поднять переднюю часть автомобиля. В гаражных условиях проще снимать двигатель вверх, предварительно сняв коробку передач. В этом случае снимать дополнительный глушитель не требуется. 

36. Установите двигатель в порядке, обратном снятию. После установки залейте масло в картер двигателя и жидкость в систему охлаждения.
37. Отрегулируйте приводы дроссельной заслонки (см. «Замена троса привода дроссельной заслонки на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)») и управления коробкой передач (см. «Регулировка привода управления коробкой передач на автомобиле ВАЗ 2170 2171 2172 Лада Приора (Lada Priora)»).
38. Пустите двигатель и проверьте, нет ли утечек топлива, масла и охлаждающей жидкости. Проверьте давление масла. Послушайте двигатель: он должен работать ровно, без посторонних шумов и стуков.

Приора 16 клапанная сколько лошадей

На данный момент автомобиль Лада Приора пользуется заслуженной популярностью, не только среди россиян, но и на рынке других стран Европы. И это неспроста, ведь Приора обладает не только привлекательной ценой, но и множество как внешних, так и внутренних характеристик, поэтому способна конкурировать со многими авто в своем ценовом сегменте.

История Приоры насчитывает уже 7 лет успешного производства. Начиная с 2007 года, она была модернизирована много раз – на сегодняшний день Лада Приора обладает следующими характеристиками:

• Есть две модификации двигателей – с 8-клапанным и 16-клапанным двигателями, объемом 1,6 л. Оснащенная механической коробкой передач и передним приводом — Лада Приора, лошадиные силы которой равны 90 л и 98 л, в зависимости от установленного двигателя, показывает на удивление весьма резвую езду.

• Высокий крутящий момент, который был внедрен при помощи зарубежного производства.
• Усиленное сцепление.
• Повысилась экологичность мотора.

Мощность обновленного варианта авто была увеличена на 10%, за счет этого вопрос сколько лошадиных сил в Приоре, стал более актуальным, ведь увеличение мощности означает рост количества лошадиных сил. Объем двигателя также стал больше в новой модификации Лады, за счет увеличения хода поршня, при этом диаметр цилиндра остался прежним.

Такие единицы мощности, как в Ладе Приора – лошадиные силы — в принципе практически вышли из обихода, но в России пока еще распространены там, где используются двигатели внутреннего сгорания.

Так как часто расчет лошадиных сил после модернизации автомобиля, происходит в киловатт/ часах и в техпаспорте автомобиля указываются они же, узнать, сколько лошадиных сил в Ладе Приора можно, согласно такому переводу: 1 л/с равняется 735,5 Вт или 0,735 кВт.

Разработчики также модернизировали систему охлаждения блока и укомплектовали привод автоматическим натяжителем. Стараются уменьшить механические потери, за счет чего снижается уровень шума и вибрация.

Как бы не старались производители, неисправности могут находиться в автомобиле любой марки, самые частые проблемы двигателя Лады Приора:

1) Снижение мощности
2) Черный выхлоп
3) Затрудненный запуск мотора
4) Чересчур завышенный расход топлива

Вышеперечисленные неисправности можно легко определить по цвету выхлопов: дым синего цвета может означать, что детали цилиндра и поршней существенно изношены; белый дым означает, что в камеру сгорания попала охлаждающая жидкость, а черный дым сигнализирует о неисправностях системы управления.

Двигатель ВАЗ 21126 1,6 л. инжекторный рядный 4-х цилиндровый с верхним расположением распределительных валов, газораспределительный механизм имеет ременный привод. Ресурс мотора 21126 приора, по данным завода изготовителя составляет 200 тыс. км, сколько ходит двигатель на практике… как повезет, в среднем примерно так и есть. Кроме того, существует облегченный вариант этого мотора — калина мотор 1.4 ВАЗ 11194, так же спортивный форсированный вариант — двигатель ВАЗ 21126-77 120 л.с.
Из недостатков данного силового агрегата стоит отметить неустойчивую работу, потерю мощности, ремень грм. Причинами неустойчивой работы и отказа запускаться может быть проблемы с давлением топлива, нарушение работы ГРМ, неисправность датчиков, подсос воздуха через шланги, неисправность дроссельной заслонки. Потеря мощности может быть связана с низкой компрессией в цилиндрах из-за прогоревшей прокладки, износ цилиндров, поршневых колец, прогорание поршней.
Значительный недостаток – двигатель приоры 21126 гнет клапаны. Решение проблемы – замена поршней на безвтыковые.
Тем не менее, приора мотор на данный момент один из самых совершенных отечественных двигателей, возможно надежность похуже, чем у 124-го, но мотор так же очень неплохой и достаточно мощный для комфортного передвижения в городе. В 2013 году вышла модернизированная версия этого мотора, маркировка нового двигателя приоры ВАЗ 21127.Самые основные неисправности 126 мотора

Перейдем к неисправностям и недостаткам, что делать если приора двигатель троит, иногда промывка форсунок решает вопрос, возможно дело в свечах или в катушке зажигания, но обычное дело в данном случае померять компрессию чтоб отбросить проблему прогара клапана. Но самый дешевый вариант заехать в сервис на диагностику.
Еще одна распространенная проблема когда плавают обороты двигателя приора 21126 и двигатель работает неровно, обычная болезнь вазовских шеснадцати клапанников, ваш ДМРВ сдох! Не сдох? Тогда прочищайте дроссельную заслонку, есть вероятность что просит замены ДПДЗ(датчик положения дроссельной заслонки), возможно приехал РХХ(регулятор холостого хода).
Что делать если машина не прогревается до рабочей температуры, возможно проблема в термостате или слишком сильные морозы, тогда придется колхозить картонку на решетку радиатора 😀 По поводу перегревов и прогревов, нужно ли прогревать двигатель? Ответ: хуже точно не будет, прогрейте 2-3 минуты и все будет хорошо.
Вернемся к косякам и проблемам моторов, ваш приора двигатель не заводится, проблема может быть в аккумуляторе, стартере, катушке зажигания, свечах зажигания, бензонасосе, топливном фильтре или регуляторе давления топлива.
Следующая проблема, шумит и стучит двигатель приоры, это встречается на всех двигателях Лада. Проблема в гидрокомпенсаторах, могут стучать шатунные и коренные подшипники(это уже серьезно) либо сами поршни.
Ощущаете вибрацию в двигателе приора, дело в проводах высоковольтных или в РХХ, возможно форсунки загадились.

  • Авто
  • Лада
  • Приора
  • Двигатели

За время выпуска с 2007 по 2018 годы на Лада Приора ставили только 1. 6-литровые двигатели:

ВАЗ 21114 – 8v / 80 л.с. / 120 Нм
достался Приоре от модели Лада 110
ВАЗ 21116 – 8v / 87 л.с. / 140 Нм
с облегченной шатунно-поршневой группой
ВАЗ 21126 – 16v / 98 л.с. / 145 Нм
16-клапанный агрегат с облегченной ШПГ
ВАЗ 21127 – 16v / 106 л.с. / 148 Нм
с впускным коллектором переменной длины

Двигатели Лада Приора 8 клапанов

Этот силовой агрегат достался Ладе Приоре по наследству от предыдущей модели ВАЗ 2110 и устанавливался только на седаны либо хэтчбеки в наиболее простой комплектации Стандарт. Такой двигатель встречается редко, так как уже в 2011 году уступил свое место мотору 21116.

Конструкционных изменений в обновленном 8-клапанном агрегате было относительно много: и облегченная поршневая от Федерал Могул, и впускной коллектор с электронным дросселем, особо прочный ремень фирмы Гейтс с ресурсом 200 000 км и автоматическим натяжителем. Минусом можно считать отказ от выемок в поршнях и теперь при обрыве ремня гнет клапана.

Седан 2007 – 2015

1.6 л 21114 МКП51.6 л 21116 МКП5
Типинжекторинжектор
Топливобензин АИ-92бензин АИ-92
Расположениепоперечноепоперечное
Цилиндры4 в ряд4 в ряд
Клапана88
Рабочий объем1596 см³1596 см³
Мощность 6 л 21114 МКП5″>80 л.с.87 л.с.
Крутящий момент120 Нм140 Нм
Разгон до 100 км/ч12.5 с11.5 с
Скорость (макс)172 км/ч176 км/ч
Экологич. классЕвро 3/4Евро 3/4
Расход город9.8 л9.5 л
Расход трасса5.8 л5.6 л
Расход смешанный7. 6 л7.3 л

Двигатели Лада Приора 16 клапанов

В комплектациях Норма и Люкс ставили 16-клапанный двс, причем сразу модернизированной серии с облегченной поршневой от Federal Mogul и прочным ремнем от Gates Rubber Company. Еще одним плюсом служат гидрокомпенсаторы, что избавляют вас от регулировки клапанов. Это самый массовый агрегат Приоры, он ставился с самого начала и почти до конца выпуска.

С обновлением 2013 года появился новый мотор с впускным коллектором переменной длины. Именно с данным двигателем появились совершенно новые коробки переключения передач: механическая ВАЗ 2180 с тросовым приводом, а также робот ВАЗ 2182, созданный на ее базе.

Универсал 2009 – 2015

1.6 л 21126 МКП51.6 л 21127 МКП5
Типинжекторинжектор
Топливо 6 л 21126 МКП5″>бензин АИ-92бензин АИ-92
Расположениепоперечноепоперечное
Цилиндры4 в ряд4 в ряд
Клапана1616
Рабочий объем1596 см³1596 см³
Мощность98 л.с.106 л.с.
Крутящий момент145 Нм148 Нм
Разгон до 100 км/ч11. 5 с11.3 с
Скорость (макс)183 км/ч185 км/ч
Экологич. классЕвро 3/4Евро 4
Расход город9.1 л8.9 л
Расход трасса5.5 л5.6 л
Расход смешанный6.9 л6.8 л

Проблемы двигателей Лада Приора

Основные неисправности всех 1.6-литровых моторов схожи и мы свели их в одну таблицу:

— слабая электрика: ненадежные датчики, глюки электронного дросселя и так далее

— часто заедающий термостат, что оборачивается перегревом и пробоем прокладки

— течи масла, с попаданием его в свечные колодцы, на ремень ГРМ и в другие места

— обрыв ремня ГРМ по вине износа, клина ролика либо помпы, что фатально для двс

Выбросы нелетучих частиц авиационных газотурбинных двигателей на холостом ходу вызывают окислительный стресс в бронхиальных клетках

1. Masiol M, Harrison RM. Выбросы выхлопных газов авиационных двигателей и другие связанные с аэропортами вклады в загрязнение атмосферного воздуха: обзор. Атмос. Окружающая среда. 2014;95:409–455. doi: 10.1016/j.atmosenv.2014.05.070. [CrossRef] [Google Scholar]

2. Touri L, Marchetti H, Sari-Minodier I, Molinari N, Chanez P. Атмосферная среда аэропорта: здоровье органов дыхания на работе. Евро Дыхание. 2013; 22:124–130. дои: 10.1183/09059180.00005712. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

3. Tunnicliffe WS, et al. Легочная функция и респираторные симптомы у работников аэропорта. Занять. Окружающая среда. Мед. 1999; 56: 118–123. doi: 10.1136/oem.56.2.118. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

4. Ritchie G, et al. Биологические и медицинские последствия воздействия реактивного топлива на основе керосина и присадок. Дж. Токсикол. Окружающая среда. Здоровье Б. 2003; 6: 357–451. дои: 10.1080/10937400306473. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

5. Yang CY, Wu TN, Wu JJ, Ho CK, Chang PY. Неблагоприятные респираторные и раздражающие воздействия на здоровье работников аэропортов Тайваня. Дж. Токсикол. Окружающая среда. Здоровье А. 2003;66:799–806. doi: 10.1080/15287390306383. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

6. Pleil JD, Smith LB, Zelnick SD. Личное воздействие паров реактивного топлива JP-8 и выхлопных газов на авиабазах. Окружающая среда. Перспектива здоровья. 2000; 108:183–192. doi: 10.1289/ehp.00108183. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

7. McCreanor J, et al. Респираторные эффекты воздействия дизельного топлива на людей с астмой. Н. Инж. Дж. Мед. 2007; 357: 2348–2358. doi: 10.1056/NEJMoa071535. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

8. Künzi L, et al. Реакции клеток легких на реалистичное воздействие первичных и старых углеродсодержащих аэрозолей. Атмос. Окружающая среда. 2013;68:143–150. doi: 10.1016/j.atmosenv.2012.11.055. [CrossRef] [Google Scholar]

9. Hesterberg TW, et al. Исследование влияния на здоровье и регулирование выхлопных газов дизельных двигателей: исторический обзор, посвященный риску рака легких. Вдох. Токсикол. 2012; 24:1–45. дои: 10.3109/08958378.2012.691913. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

10. Jardim MJ, Fry RC, Jaspers I, Dailey L, Diaz-Sanchez D. Нарушение экспрессии микроРНК в клетках дыхательных путей человека частицами выхлопных газов дизельных двигателей связано к путям, связанным с онкогенезом. Окружающая среда. Перспектива здоровья. 2009; 117:1745–1751. doi: 10.1289/ehp.0

6. [Статья PMC бесплатно] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

11. Shiraiwa M, et al. Воздействие аэрозолей на здоровье от молекулярного до глобального масштаба. Окружающая среда. науч. Технол. 2017;51:13545–13567. doi: 10.1021/acs.est.7b04417. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

12. Hammond D, et al. Воздействие на сердечно-сосудистую систему и факторы воздействия микроокружающей среды, связанные с непрерывным персональным мониторингом PM2,5. Дж. Экспо. науч. Окружающая среда. Эпидемиол. 2014; 24:337–345. doi: 10.1038/jes.2013.46. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

13. Vander Wal RL, Bryg VM, Hays MD. Дактилоскопическая сажа (к идентификации источника): физическая структура и химический состав. J. Aerosol Sci. 2010;41:108–117. doi: 10.1016/j.jaerosci.2009.08.008. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

14. Харрис С.Дж. Поверхностный рост и реактивность частиц сажи. Сгорел. науч. Технол. 1990; 72: 67–77. doi: 10.1080/0010220

51640. [CrossRef] [Google Scholar]

15. Аль-Кураши К., Боман А.Л. Влияние системы рециркуляции отработавших газов (EGR) на окислительную активность дизельной сажи. Сгорел. Пламя. 2008; 155: 675–695. doi: 10.1016/j.combustflame.2008.06.002. [CrossRef] [Google Scholar]

16. Сонг Дж., Алам М., Бохман А.Л., Ким Ю. Исследование окислительного поведения биодизельной сажи. Сгорел. Пламя. 2006;146:589–604. doi: 10.1016/j.combustflame.2006.06.010. [CrossRef] [Google Scholar]

17. Liati, A. et al. Микроскопическое исследование твердых частиц сажи и золы, полученных из биотоплива и дизельного топлива: влияние на реакционную способность сажи. Дж. Нано. Рез. 14 , 1224 (2012).

18. Лиати А. и др. Электронно-микроскопическое исследование выбросов твердых частиц сажи авиационных газотурбинных двигателей. Окружающая среда. науч. Технол. 2014;48:10975–10983. doi: 10.1021/es501809b. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

19. Allouis C, et al. Измерения ультрадисперсных частиц из газовой турбины, сжигающей биотопливо. Эксп. Терм. Науки о жидкости. 2010; 34: 258–261. doi: 10.1016/j.expthermflusci.2009.10.034. [CrossRef] [Google Scholar]

20. Boies AM, et al. Характеристики эмиссии частиц газовой турбины с двойной кольцевой камерой сгорания. Аэрозольные науки. Технол. 2015; 49: 842–855. doi: 10.1080/02786826.2015.1078452. [CrossRef] [Google Scholar]

21. Lobo P, et al. Измерение выбросов нелетучих твердых частиц авиационных двигателей: результаты демонстрационного эксперимента по регулированию авиационных частиц (A-PRIDE) 4 Кампания. Аэрозольные науки. Технол. 2015;49: 472–484. doi: 10.1080/02786826.2015.1047012. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Harris SJ, Maricq MM. Характерные распределения твердых частиц в выхлопных газах дизельных и бензиновых двигателей. J. Aerosol Sci. 2001; 32: 749–764. doi: 10.1016/S0021-8502(00)00111-7. [CrossRef] [Google Scholar]

23. Джаббал С., Поли Г., Липворт Б. Действительно ли размер имеет значение?: связь размера частиц с отложением в легких и выдыхаемой фракцией. Дж. Аллергия Клин. Иммунол. 2017;139:2013–2014.e1. doi: 10.1016/j.jaci.2016.11.036. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

24. Гейзер М., Крейлинг В.Г. Отложение и биокинетика вдыхаемых наночастиц. Часть. Волокнистый токсикол. 2010;7:2. doi: 10.1186/1743-8977-7-2. [Статья бесплатно PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

25. Bakand S, Hayes A, Dechsakulthorn F. Наночастицы: обзор токсикологии частиц после ингаляционного воздействия. Вдох. Токсикол. 2012; 24:125–135. doi: 10.3109/08958378. 2010.642021. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

26. Fujitani Y, et al. Сезонные различия в распределении атмосферных частиц по размерам в мегаполисе Японии. науч. Общая окружающая среда. 2012;437:339–347. doi: 10.1016/j.scitotenv.2012.07.085. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

27. Ruckerl R, Schneider A, Breitner S, Cyrys J, Peters A. Влияние загрязнения воздуха твердыми частицами на здоровье: обзор эпидемиологических данных. Вдох. Токсикол. 2011; 23: 555–592. doi: 10.3109/08958378.2011.593587. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

28. Папа CA, 3-й, Ezzati M, Dockery DW. Загрязнение воздуха мелкодисперсными частицами и продолжительность жизни в США. Н. англ. Дж. Мед. 2009; 360:376–386. doi: 10.1056/NEJMsa0805646. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

29. ИКАО. Охрана окружающей среды: Том. II Эмиссия авиационных двигателей , 4-е изд., Приложение 16 к Конвенции о международной гражданской авиации (ИКАО, Монреаль, 2018 г. ).

30. Берубе К.А. и соавт. Физико-химическая характеристика частиц дизельных выхлопов: факторы оценки биологической активности. Атмос. Окружающая среда. 1999; 33: 1599–1614. doi: 10.1016/S1352-2310(98)00384-7. [CrossRef] [Google Scholar]

31. Kocbach Bølling A, et al. Воздействие на здоровье частиц древесного дыма в жилых помещениях: важность условий горения и физико-химических свойств частиц. Часть. Волокнистый токсикол. 2009 г.;6:29. дои: 10.1186/1743-8977-6-29. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

32. Kennedy IM. Воздействие на здоровье аэрозолей, образующихся при горении. проц. Сгорел. Инст. 2007; 31: 2757–2770. doi: 10.1016/j.proci.2006.08.116. [CrossRef] [Google Scholar]

33. Yehliu K, Vander Wal RL, Armas O, Boehman AL. Влияние состава топлива на наноструктуру и реакционную способность дизельной сажи. Сгорел. Пламя. 2012; 159:3597–3606. doi: 10.1016/j.combustflame.2012.07.004. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

34. Pahalagedara L, et al. Взаимосвязь структуры и окислительной активности саж и дизельной сажи. Энергетическое топливо. 2012; 26:6757–6764. doi: 10.1021/ef301331b. [CrossRef] [Google Scholar]

35. Bunger J, Krahl J, Schroder O, Schmidt L, Westphal GA. Потенциальные опасности, связанные со сжиганием дизельного топлива биологического происхождения по сравнению с дизельным топливом нефтяного происхождения. крит. Преподобный Токсикол. 2012;42:732–750. doi: 10.3109/10408444.2012.710194. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

36. Трэвисс Н., Телен Б.А., Ингаллс Дж.К., Тредвелл М.Д. Биодизель против дизельного топлива: экспериментальное исследование, сравнивающее воздействие выхлопных газов на сотрудников сельского муниципального учреждения. J. Управление воздушными отходами. доц. (1995) 2010;60:1026–1033. doi: 10.3155/1047-3289.60.9.1026. [Статья бесплатно PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

37. Hemmingsen JG, Møller P, Nøjgaard JK, Roursgaard M, Loft S. Окислительный стресс, генотоксичность и экспрессия молекул адгезии сосудистых клеток в клетках, подвергшихся воздействию твердых частиц. вещества от сжигания обычного дизельного топлива и биодизельных смесей на основе метилового эфира. Окружающая среда. науч. Технол. 2011;45:8545–8551. дои: 10.1021/es200956р. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

38. Jeannet N, Fierz M, Kalberer M, Burtscher H, Geiser M. Наноаэрозольная камера для исследований токсичности in vitro (NACIVT). Нанотоксикология. 2015;9:34–42. doi: 10.3109/17435390.2014.886739. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

39. Brem BT, et al. Влияние содержания ароматических соединений в топливе на выбросы нелетучих твердых частиц из газовой турбины летательного аппарата, находящейся в производстве. Окружающая среда. науч. Технол. 2015;49:13149–13157. doi: 10.1021/acs.est.5b04167. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

40. Спет Р.Л., Рохо С., Малина Р., Барретт С.Р.Х. Сокращение выбросов черного углерода при сжигании альтернативного топлива для реактивных двигателей. Атмос. Окружающая среда. 2015; 105:37–42. doi: 10.1016/j.atmosenv.2015.01.040. [CrossRef] [Google Scholar]

41. Moore RH, et al. Влияние состава реактивного топлива на выбросы авиационных двигателей: обобщение данных о выбросах аэрозолей, полученных в ходе миссий НАСА APEX, AAFEX и ACCESS. Энергетическое топливо. 2015;29:2591–2600. doi: 10.1021/ef502618w. [CrossRef] [Академия Google]

42. Fierz M, Vernooij MGC, Burtscher H. Усовершенствованный термоденудер с низким расходом. J. Aerosol Sci. 2007; 38: 1163–1168. doi: 10.1016/j.jaerosci.2007.08.006. [CrossRef] [Google Scholar]

43. Kilic, D. et al. Идентификация вторичных прекурсоров аэрозолей, испускаемых турбовентиляторным двигателем самолета. Атмос. хим. физ. 18 , 7379–7391 (2018).

44. Йелиу К., Вандер Вал Р.Л., Боеман А.Л. Сравнение наноструктуры сажи, полученной с использованием двух алгоритмов анализа изображений с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. Карбон, штат Нью-Йорк, 2011; 49: 4256–4268. doi: 10.1016/j.carbon.2011.06.003. [CrossRef] [Google Scholar]

45. Garcia-Canton C, Minet E, Anadon A, Meredith C. Метаболическая характеристика клеточных систем, используемых в токсикологических испытаниях in vitro: система клеток легких BEAS-2B в качестве рабочего примера. Токсикол. Витр. 2013; 27:1719–1727. doi: 10.1016/j.tiv.2013.05.001. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

46. Steerenberg PA, et al. Частицы выхлопных газов дизельного двигателя индуцировали высвобождение интерлейкинов 6 и 8 (примированными) человеческими бронхиальными эпителиальными клетками (BEAS 2B) in vitro. Эксп. Легких Res. 1998;24:85–100. doi: 10.3109/01

9809046056. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

47. Тотландсдал А.И., Лаг М., Лиллеаас Э., Кэсси Ф., Шварце П. Дифференциальные провоспалительные реакции, вызванные частицами выхлопных газов дизельных двигателей с контрастным содержанием ПАУ и металлов. Окружающая среда. Токсикол. 2015;30:188–196. doi: 10.1002/tox.21884. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

48. Lepers C, et al. Индукция метаболизма ксенобиотиков и объемные аддукты ДНК, образующиеся в результате загрязнения твердыми частицами в клеточной линии BEAS-2B: географическое и сезонное влияние. Дж. Заявл. Токсикол. 2014; 34:703–713. дои: 10.1002/jat.2931. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

49. Seriani R, et al. Эпителиальные клетки бронхов человека, подвергшиеся воздействию частиц дизельного выхлопа in vitro, демонстрируют изменения клеточной реологии и цитотоксичность, связанные со снижением антиоксидантной защиты и дисбалансом в экспрессии про- и антиапоптотических генов. Окружающая среда. науч. Загрязн. Рез. Междунар. 2016;23:9862–9870. doi: 10.1007/s11356-016-6228-x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

50. Yu T, et al. Использование фильтра твердых частиц 0,20 мкм снижает цитотоксичность в эпителиальных клетках легких после воздействия выхлопных газов мотоцикла на границу раздела воздух-жидкость. Окружающая среда. Загрязн. (Баркинг, Эссекс: 1987). 2017; 227: 287–295. doi: 10.1016/j.envpol.2017.04.080. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

51. Миллер Ф.Дж., Асгарян Б., Шретер Д.Д., Прайс О. Усовершенствования и дополнения к модели множественной дозиметрии частиц. J. Aerosol Sci. 2016;99:14–26. doi: 10.1016/j.jaerosci.2016.01.018. [CrossRef] [Google Scholar]

52. Анджилвел С., Асгарян Б. Многоканальная модель отложения частиц в легких крысы. Фундамент. заявл. Токсикол. 1995; 28:41–50. doi: 10.1006/faat.1995.1144. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

53. (РИВМ) НИФФАТЭ. Модель дозиметрии частиц с множественным распространением (MPPD v 1.0): Модель для дозиметрии частиц в дыхательных путях человека и крыс . Отчет RIVA 650010030 (Билтховен, Нидерланды, 2002 г.).

54. Он Р.В., Ширмохаммади Ф., Герлофс-Нейланд М.Э., Сиутас С., Кэсси Ф.Р. Провоспалительные реакции на PM0,25 от выбросов в аэропортах и ​​городских транспортных средствах. науч. Общая окружающая среда. 2018; 640–641: 997–1003. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.05.382. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

55. Elsasser M, et al. Динамические изменения состава и концентрации аэрозоля при различных фазах горения древесины. Энергетическое топливо. 2013;27:4959–4968. doi: 10.1021/ef400684f. [CrossRef] [Google Scholar]

56. Orasche J, et al. Сравнение выбросов от сжигания древесины. Часть 1: Коэффициенты выбросов и характеристики от различных небольших бытовых отопительных приборов с учетом твердых частиц и связанного с полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) токсикологического потенциала связанных с частицами органических соединений. Энергетическое топливо. 2012;26:6695–6704. doi: 10.1021/ef301295k. [CrossRef] [Google Scholar]

57. Weimer, S. et al. Масс-спектральные сигнатуры органических аэрозолей от выбросов при сжигании древесины: влияние условий горения и типа древесины. Ж. Геофиз. Рез. 113 , D10304 (2008 г. ). 10.1029/2007JD009309.

58. Kunzi L, et al. Токсичность частиц выхлопных газов состарившегося бензина для нормального и пораженного эпителия дыхательных путей. науч. Отчет 2015; 5:11801. doi: 10.1038/srep11801. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

59. Cassee FR, Héroux ME, Gerlofs-Nijland ME, Kelly FJ. Твердые частицы сверх массы: последние медицинские данные о роли фракций, химических компонентов и источников выбросов. Вдох. Токсикол. 2013; 25:802–812. дои: 10.3109/08958378.2013.850127. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

60. Durdina L, et al. Оценка загрязнения частицами от реактивных лайнеров: от видимости дыма до подсчета наночастиц. Окружающая среда. науч. Технол. 2017;51:3534–3541. doi: 10.1021/acs.est.6b05801. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

61. SAE International. ARP 6320 Процедура непрерывного отбора проб и измерения выбросов нелетучих твердых частиц авиационными газотурбинными двигателями (SAE International, Уоррендейл, 2018 г. ).

62. Schindler, W. et al. Система фотоакустических датчиков для количественного определения выбросов дизельной сажи с временным разрешением. SAE Transactions 113 , 483–490 (2004 г.).

63. Barouch G, Martin C, Herwig J, Alexander B. Калибровка и точность системы измерения числа частиц. Изм. науч. Технол. 2010;21:045102. doi: 10.1088/0957-0233/21/4/045102. [CrossRef] [Google Scholar]

64. Fierz M, Vernooij M, Vernooij H. Улучшенный термоденудер с низким расходом. J. Aerosol Sci. 2007; 38: 1163–1168. doi: 10.1016/j.jaerosci.2007.08.006. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

65. Международный SAE. ARP 6481 Процедура расчета функций проникновения линии отбора проб и поправочных коэффициентов потерь в линии (SAE International, Warrendale, 2018).

66. Данахай Х., Атертон Х., Джонс Г., Бриджес Р.Дж., Полл К.Т. Интерлейкин-13 индуцирует гиперсекреторный фенотип переноса ионов в бронхиальных эпителиальных клетках человека. Являюсь. Дж. Физиол. Легочная клетка. Мол. Физиол. 2002; 282:L226–L236. doi: 10.1152/ajplung.00311.2001. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

67. Birmili, W. et al. Измерения распределения количества увлажненных частиц по размерам в бореальных лесах Финляндии: расчет коэффициентов роста гигроскопических частиц. Бореальная среда. Рез. 14 , 458–480 (2009).

68. Гейзер, М., Жаннет, Н., Фирц, М. и Бертшер, Х. Оценка побочных эффектов вдыхаемых наночастиц с помощью реалистичной технологии in vitro. Наноматериалы 7 , 49 (2017). [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

69. Paur HR, et al. Исследования воздействия на клетки in vitro для оценки токсичности наночастиц в легких — диалог между наукой об аэрозолях и биологией. J. Aerosol Sci. 2011; 42: 668–69.2. doi: 10.1016/j.jaerosci.2011.06.005. [CrossRef] [Google Scholar]

SpaceX — Обновления

SpaceX запускает Starlink для обеспечения высокоскоростного широкополосного подключения с малой задержкой по всему миру, в том числе в местах, где интернет традиционно был слишком дорогим, ненадежным или полностью недоступным. Мы также твердо верим в важность естественного ночного неба для всех нас, поэтому мы работаем с ведущими астрономами по всему миру, чтобы лучше понять особенности их наблюдений и технических изменений, которые мы можем внести для уменьшения яркости спутников. . Наши цели включают в себя:

Сделать спутники вообще невидимыми невооруженным глазом в течение недели после запуска.

Мы делаем это, изменив способ полета спутников на их рабочую высоту, чтобы они летели острием лезвия спутника к Солнцу. Мы работаем над внедрением этого как можно скорее для всех спутников, так как это изменение программного обеспечения.

Сведение к минимуму влияния Starlink на астрономию путем затемнения спутников, чтобы они не перегружали детекторы обсерваторий.

Мы достигаем этого, добавляя к спутнику выдвижной козырек, который блокирует попадание солнечных лучей на самые яркие части космического корабля. Первый аппарат летит при следующем запуске, а к полету 9 июня все будущие спутники Starlink будут иметь солнцезащитные козырьки. Кроме того, информация об орбитах наших спутников размещена на сайте space-track.org, чтобы облегчить астрономам планирование наблюдений. Мы заинтересованы в отзывах о способах повышения полезности и своевременности этой информации.

Чтобы лучше объяснить детали усилий по снижению яркости, нам нужно больше объяснить, как работают спутники Starlink.

Орбиты Starlink

Starlink имеет три фазы полета: (1) подъем орбиты, (2) орбита стоянки (380 км над Землей) и (3) на станции (550 км над Землей). Во время подъема на орбиту спутники используют свои двигатели для подъема высоты в течение нескольких недель. Некоторые из спутников направляются прямо к станции, в то время как другие останавливаются на парковочной орбите, чтобы позволить спутникам прецессировать в другую орбитальную плоскость. Как только спутники находятся на станции, они перенастраиваются таким образом, что антенны обращены к Земле, а солнечная батарея становится вертикальной, чтобы она могла отслеживать Солнце, чтобы максимизировать выработку электроэнергии. В результате этого маневра спутники становятся намного темнее, потому что видимость солнечной батареи с земли сильно снижается.

В настоящее время около половины из более чем 400 спутников находятся на станции, а другая половина поднимается или находится на парковочной орбите. Спутники тратят небольшую часть своей жизни на подъем или стоянку на орбите и проводят большую часть своей жизни на станции. Важно отметить, что в любой момент только около нескольких сотен спутников будут подниматься на орбиту или парковаться. Остальные спутники будут находиться на рабочей орбите на станции.

Спутник Starlink

Дизайн спутников Starlink обусловлен тем, что они летают на очень низкой высоте по сравнению с другими спутниками связи. Мы делаем это, чтобы обеспечить безопасность космического трафика и минимизировать задержку сигнала между спутником и пользователями, которые получают от него интернет-услуги. Из-за малой высоты сопротивление является основным фактором конструкции. Во время подъема орбиты спутники должны минимизировать площадь своего поперечного сечения по отношению к «ветру», иначе сопротивление заставит их упасть с орбиты. Высокое сопротивление — это палка о двух концах: это означает, что управлять спутниками сложно, но это также означает, что любые спутники, у которых возникли проблемы, быстро сойдут с орбиты и безопасно сгорят в атмосфере. Это уменьшает количество орбитального мусора или «космического мусора» на орбите.

Эта конфигурация полета с малым сопротивлением и тягой напоминает раскрытую книгу, в которой солнечная батарея раскладывается плоско перед транспортным средством. Когда спутники Starlink поднимаются на орбиту, они в ограниченной степени вращаются вокруг вектора скорости для выработки электроэнергии, всегда сохраняя минимальную площадь поперечного сечения, сохраняя при этом антенны, обращенные к Земле достаточно, чтобы оставаться в контакте с наземными станциями.

Когда спутники достигают своей рабочей орбиты в 550 км, сопротивление по-прежнему остается фактором, поэтому любой неработоспособный спутник быстро распадается, но система управления ориентацией способна преодолеть это сопротивление с помощью солнечной батареи, поднятой над спутником в вертикальной ориентации. который мы называем «акульим плавником». Это ориентация, в которой спутник проводит большую часть своего срока службы.

Видимость со спутника

Спутники видны с земли на восходе или закате. Это происходит потому, что спутники освещены Солнцем, а люди или телескопы на земле находятся в темноте. Эти условия происходят только на части 90-минутной орбиты Starlink.

Эта простая диаграмма показывает, почему спутники на орбите намного ярче, чем спутники на станции. Во время подъема на орбиту, когда солнечная батарея находится в открытом положении, солнечный свет может отражаться как от солнечной батареи, так и от корпуса спутника и падать на землю. На станции только определенные части шасси могут отражать свет на землю.

Физика яркости спутников

Видимая величина объекта — это мера яркости звезды или объекта, наблюдаемого с Земли. Это обратная логарифмическая шкала, поэтому более высокие числа соответствуют более тусклым объектам. Звезда 3-й величины примерно в 2,5 раза ярче, чем звезда 4-й величины. На основании наблюдений, проведенных нами и членами астрономического сообщества, текущие спутники Starlink имеют среднюю видимую величину 5,5 на станции и ярче. во время подъема орбиты. Объекты величиной примерно до 6,5-7 видны невооруженным глазом (видимость невооруженным глазом ближе к 4 в большинстве пригородов), и наша цель состоит в том, чтобы спутники Starlink имели звездную величину 7 или выше почти на всех этапах их миссии.

Существует два типа отражений от спутников Starlink: диффузное и зеркальное. Диффузные отражения возникают, когда свет рассеивается в разных направлениях. Представьте, что вы светите фонариком на белую стену. Зеркальные отражения возникают, когда свет отражается в определенном направлении. Например, отблеск солнечного света от зеркала. Диффузные отражения вносят наибольший вклад в наблюдаемую яркость на земле, потому что диффузные отражения идут во всех направлениях. Вы можете видеть диффузные отражения, пока виден спутник. Вот почему спутники Starlink могут создавать эффект «жемчужной нити» в ночном небе. Это немного нелогично, но блестящие компоненты спутников Starlink — гораздо меньшая проблема. Рассеянное или зеркальное излучение, высокая отражательная способность помогает спутникам оставаться прохладными в космосе. Когда солнечный свет падает на зеркальную поверхность космического корабля и отражается, подавляющее большинство света отражается в направлении зеркального отражения (зеркального отражения), которое обычно направлено в космос (а не в сторону Земли). Иногда, когда это происходит, мерцание длится всего секунду или меньше. На самом деле зеркальные поверхности, как правило, являются самой тусклой частью спутника, если только вы не выбрали правильную геометрию.

Наибольший вклад в яркость Starlink вносят белые диффузные фазированные антенные решетки в нижней части спутника, белые диффузные параболические антенны по бокам (не показаны ниже) и белая диффузная задняя сторона солнечной батареи. Все эти поверхности белые, чтобы снизить температуру, чтобы компоненты не перегревались. Ключом к тому, чтобы сделать Starlink темнее, является предотвращение освещения этих белых поверхностей солнечным светом и рассеяния через отражение к наблюдателям на земле. На подъеме орбиты и парковочной орбите доминирует солнечная батарея из-за гораздо большей площади поверхности. Однако, когда спутники находятся на рабочей высоте, антенны доминируют, потому что яркая задняя часть солнечной батареи затенена.

Решения в работе

Мы использовали экспериментальный и итеративный подход к уменьшению яркости спутников Starlink. Орбитальная яркость — чрезвычайно сложная проблема для аналитического решения, поэтому мы усердно работали как над наземными, так и над орбитальными испытаниями.

Например, ранее в этом году мы запустили DarkSat, экспериментальный спутник, в котором мы затемнили фазированную решетку и параболические антенны, предназначенные для снижения яркости на станции. Это уменьшило яркость спутника примерно на 55%, что было подтверждено дифференциальными оптическими измерениями, сравнивающими DarkSat с другими соседними спутниками Starlink. Этого почти достаточно для уменьшения яркости, чтобы сделать спутник невидимым для невооруженного глаза на станции. Однако черные поверхности в космосе нагреваются и отражают часть света (в том числе в ИК-спектре), поэтому вместо этого мы продвигаемся вперед с решением для солнцезащитного козырька. Это позволяет избежать тепловых проблем из-за черной краски и, как ожидается, будет темнее, чем DarkSat, поскольку блокирует попадание всего света на белые рассеянные антенны.

Ранняя миссия (поднятие орбиты и парковочная орбита) Маневр по вращению

Поскольку козырек предназначен для увеличения яркости на станции, он не затеняет заднюю часть солнечной батареи, что означает, что он не будет мешать орбите повысить яркость парковочной орбиты. Для этого мы работаем над изменением способа взлета спутника с выведения на стояночную орбиту и на станцию.

В настоящее время мы тестируем перемещение спутника таким образом, чтобы вектор Солнца находился в одной плоскости с корпусом спутника, т. е. чтобы спутник находился на острие лезвия к Солнцу. Это уменьшит свет, отражаемый на Землю, за счет уменьшения площади поверхности, на которую попадает свет. Это возможно при повышении орбиты и парковке на прецессионной орбите, потому что нам не нужно ограничивать антенны, чтобы они были обращены в надир, чтобы обеспечить покрытие для пользователей Интернета. Однако есть несколько нюансов, по которым это сложно реализовать. Во-первых, откатывание солнечной батареи от Солнца снижает количество энергии, доступной для спутника. Во-вторых, поскольку антенны иногда будут откатываться от земли, время контакта со спутниками сократится. В-третьих, камеры звездного трекера расположены по бокам шасси (единственное место, куда они могут поместиться и иметь адекватное поле зрения). Перекатывание лезвия ножа к Солнцу может направить один звездный трекер прямо на Землю, а другой прямо на Солнце, что приведет к ухудшению знаний об ориентации спутника.

Будет небольшой процент случаев, когда спутники не смогут дойти до истинного края лезвия к Солнцу из-за одного из вышеупомянутых ограничений. Это может привести к случайному набору спутников Starlink на орбите полета, которые временно видны для одной части орбиты.

Яркость на станции

Спутники проводят большую часть своей жизни на станции, где они всегда будут иметь форму акульего плавника во время видимых проходов. Мы можем отрегулировать положение солнечной батареи в этой конфигурации, чтобы отражать свет от ее в значительной степени зеркальных солнечных элементов в сторону от Земли и частично скрывать его за шасси. Основная оставшаяся цель — заблокировать фазированные решетки и антенны от прямого обзора солнца. Цель состоит в том, чтобы покрыть белые фазированные антенные решетки и параболические антенны по бокам спутника.

Используя нашу низкую орбитальную высоту и плоскую геометрию спутника в наших интересах, мы разработали радиопрозрачный выдвижной козырек для спутника, который блокирует попадание света на большую часть корпуса спутника и все рассеивающие части основного корпуса. Этот козырек ложится на шасси во время запуска и раскрывается во время отделения спутника от Falcon 9. Козырек предотвращает отражение света от диффузных антенн, полностью блокируя попадание света на антенны. Этот подход не только позволяет избежать теплового воздействия от поверхности, затемняющей антенны, но также должен оказывать большее влияние на снижение яркости. Как отмечалось ранее, первый прототип VisorSat будет запущен в мае, а к июню у нас будут эти черные зеркальные визоры на всех спутниках. Параболические антенны по бокам спутника Starlink также имеют покрытия, похожие на козырьки, которые затемняют их.

Мы сотрудничаем с ведущими астрономическими группами, в частности с Американским астрономическим обществом и обсерваторией Веры С. Рубин, чтобы лучше понять методы и инструменты, используемые астрономическим сообществом. С AAS мы расширили наше понимание сообщества в целом благодаря регулярным звонкам с рабочей группой астрономов, во время которых мы обсуждаем технические детали, предоставляем обновления и работаем над тем, как мы можем защитить астрономические наблюдения в будущем. Пост о некоторых наших сессиях здесь. Одна особенно полезная презентация члена этой рабочей группы находится здесь.

В то время как понимание сообщества имеет решающее значение для этой проблемы, инженерные проблемы трудно решить без специфики. Обсерватория Веры С. Рубин неоднократно отмечалась как наиболее сложная для решения задача, поэтому мы провели последние несколько месяцев в очень тесном сотрудничестве с технической командой, чтобы сделать именно это. Среди других полезных мыслей и обсуждений команда Веры Рубин представила целевое снижение яркости, которое мы используем, чтобы направлять наши инженерные усилия, когда мы итерируем решения по яркости.

Эти технические обсуждения и обсуждения в сообществе сопровождаются нашими текущими усилиями, направленными на то, чтобы астрономам было легче избегать спутников. Траектории Starlink публикуются на сайтах space-track.org и celestrak.com, которые многие астрономы используют для определения времени своих наблюдений, чтобы избежать спутниковых полос. Мы также начали публиковать прогнозные данные перед запуском по просьбе астрономов. Это позволяет обсерваториям составлять расписание вокруг спутников в первые несколько часов развертывания (по мере того, как спутники отключаются и входят в сеть).

Вера Рубин была описана как предельный случай для Starlink из-за его огромной апертуры и широкого поля зрения. Эти две характеристики работают вместе, чтобы создать идеальный шторм для спутниковых наблюдений. Большинство астрономических систем смотрят на очень маленький участок неба (менее 1 градуса), что делает крайне маловероятным пересечение спутника перед системой формирования изображений при данном наблюдении. С другой стороны, системы с очень большими полями обзора, как правило, не очень чувствительны, а это означает, что хотя полосы и будут иметь место, они окажут небольшое влияние на общий сбор данных. Вот почему мы так тесно сотрудничаем с командой обсерватории Рубина. На самом деле, несмотря на широкое поле зрения, обсерватория Веры С. Рубин достаточно чувствительна, чтобы обнаружить залитый солнцем мяч для гольфа даже на расстоянии Луны.

Итак, что мы можем сделать, чтобы уменьшить наше влияние на крайние случаи широких и быстрых обзорных телескопов?

Сведение к минимуму влияния на астрономию

Огромная собирающая площадь больших телескопов, таких как обсерватория Веры С. Рубин, обеспечивает чувствительность, позволяющую увидеть даже самые темные спутники. Они настолько чувствительны, что их невозможно построить спутник, который не будет давать полосы, при типичной длительной интеграции. Многое можно сделать, чтобы уменьшить влияние спутниковых полос, и это начинается с понимания того, как работают астрономические датчики.

Астрономическое сообщество проделало огромную работу по обучению нас своим методам визуализации. Оптические системы используют зеркала или линзы для фокусировки света на датчик изображения. В большинстве инструментов оптической астрономии в качестве детекторов используются датчики, называемые устройствами с зарядовой связью (ПЗС), потому что астрономические цели, такие как далекие сверхновые и галактики, обычно тусклые — на пределе того, что может обнаружить датчик. Для этих приложений более низкий уровень шума ПЗС позволяет получить более высокое отношение сигнал/шум для данного изображения, облегчая наблюдение очень слабых деталей во Вселенной.

Однако ПЗС-матрицы имеют один ключевой недостаток: по сравнению с другими распространенными датчиками, такими как датчик CMOS в вашем мобильном телефоне. Если вы направите свой мобильный телефон на яркий свет, вы увидите, что все пиксели насыщаются и становятся белыми в области яркого источника. Если вы посмотрите на ту же цель с помощью оптической системы, в которой используется датчик CCD, вы заметите, что это яркое пятно расширяется, образуя вертикальные полосы на изображении.

Это различие обусловлено тем, как датчик каждого типа считывает значения для каждого пикселя. В то время как датчик CMOS по существу имеет усилитель на каждом пикселе, который преобразует собранный свет в цифровое значение, датчик CCD имеет ограниченное количество усилителей и перемещает собранный свет (в форме электронов) через датчик для оцифровки. Этот механизм означает, что насыщенный пиксель на ПЗС имеет тенденцию стирать данные из всего столбца пикселей.

Этот эффект, обычно называемый «цветением», является одним из примеров того, как очень маленький, но яркий источник света может повлиять на астрономические наблюдения. Этот принцип лежит в основе наших усилий по смягчению последствий. Хотя невозможно создать спутники, невидимые для самого современного оптического оборудования на Земле, за счет уменьшения яркости спутников мы можем сделать существующие стратегии решения подобных проблем, таких как наложение кадров, значительно более эффективными. .

Спутники будущего

Компания SpaceX стремится сделать будущие спутники максимально темными. Спутник следующего поколения, предназначенный для использования уникальных возможностей запуска Starship, будет специально разработан для минимизации яркости, а также для увеличения числа потребителей, которых он может обслуживать с помощью высокоскоростного доступа в Интернет.

Posted inДвигатель