علوم و فناوری فضایی
سال:1401 | دوره:15 | شماره:2 (پیاپی 51) |تعداد مقالات:9

این مقاله به طراحی سیستم کنترل ترکیبی مانور و ارتعاشات یک فضاپیمای انعطافپذیر در مانور وضعیت با استفاده از عملگرهای تراستر-چرخ عکس العملی در ساختار هیبرید و وصله های پیزوالکتریک پرداخته است. مانور زاویه-بزرگ این فضاپیما در قالب دو ماموریت مجزا با استفاده از مدل توسعه یافته کنترلری مبتنی بر تئوری لیاپانوف و ارتعاشات باقی مانده با به کارگیری تئوری فیدبک نرخ کرنش کنترل شده است. پایداری کلی سیستم شامل دینامیک چرخ عکس العملی و وصله های حسگر/عملگر پیزوالکتریک با استفاده از ورودی ناپیوسته کنترلی تولید شده توسط تراستر و مدولاتور پهنا-باند/پالس-فرکانس اثبات و ارتعاشات باقی مانده به حداقل رسیده است. ویژگی منحصر به فرد روش پیشنهادی در به کارگیری عملگرها، زمان سوئیچ عملکرد تراسترها و چرخ عکس العملی می باشد که مبتنی بر انرژی سیستم تنظیم شده است. شبیه سازی های انجام شده با به کارگیری تئوری کنترلی پیشنهادی و استفاده از عملگرهای هیبرید امکان انجام مانورهای با زاویه بزرگ و کاهش قابل ملاحظه ارتعاشات را نمایش می دهد.

این مقاله یک روش تخمین پارامتر از مدل­های زمان -پیوسته را برای یک سیستم پارامتر متغیر معرفی می­کند.در روش خطی پارامتر متغیر که برای بیان سیستم­هایی با ماتریس­های فضا-حالت تابع از پارامترهای زمان متغیر است، پایداری و عملکرد سیستم فیدبک تضمین و یک پتانسیل قابل توجه برای بهبود کارایی وجود دارد. دینامیک این نوع سیستم ها به یک پارامتر متغیر با زمان که در این پژوهش سرعت زاویه­ای چرخ عکس العملی در نظر گرفته شده وابستهاست. مقادیر این پارامتر در طول یک بازه زمانی نامعلوم، اما با عملکرد سیستم قابل اندازه­گیری است. با استفاده از تکنیک بهره جدول­ بندی، پایداری سیستم پارامتر متغیر بررسی و پارامتر جدول­بندی برای یک عملکرد از تخمین فاکتورهای موثرکنترلی انتخاب می­شود.شرایط کافی استخراج شده به شرایط نامساوی­ ماتریسی خطی تبدیل می­شوند که می­توانند با الگوریتم محدب حل شوند. با حل این شرایط کنترل­کننده، بهره جدول­بندی شده بدست می آید تا پایداری و عملکرد سیستم پارامتر متغیر را تضمین کند. نتایج شبیه سازی عددی موفقیت آمیز بودن روش پیشنهادی را نشان می دهند.

در شرایط اورژانسی که امکان استفاده از بسترهای مخابراتی زمینی یا فضایی وجود ندارد و یا در شرایطی که نیاز به برقراری ارتباطی مخابراتی در مناطقی دورافتاده که فاقد بسترهای مورد نیاز مخابراتی هستند وجود دارد، به طور معمول از فناوری بالن های مقید برای تبادل اطلاعات استفاده می گردد. فناوری بالن های مقید علی رغم تمام مزایایشان، دارای عیب قابلیت پوشش دهی منطقه ای کوچک هستند. در این مقاله، به منظور بهره گیری همزمان از مزایای بالن های مقید و پوشش دهی یک منطقه ی وسیع، استفاده از یک بالن مجهز به مکانیزم نشانه روی آنتن پیشنهاد شده و به مدل سازی سینماتیکی و دینامیکی مکانیزم پیشنهادی پرداخته شده است. در این کار مدل سینماتیکی استخراج شده توسط نرم افزار RoboAnalyzer و همچنین تولباکس Robotics از نرم افزار MATLAB مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. مکانیزیم مدل سازی شده قابلیت دوران در دو جهت قوس افقی و قوس عمودی را برای آنتن فراهم می آورد و بدین ترتیب ناحیه تحت پوشش آنتن را به طور چشمگیری افزایش می دهد.

جریان گازهای خروجی از پیشرانه های فضایی در برخورد با اجزای فضاپیما، می تواند اثرات مخربی از جمله، نیرو و گشتاور اغتشاشی، شار گرمایی و رسوب ذرات بر روی سطوح حساس، برجای بگذارد. هدف از این مقاله، استفاده از روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو (DSMC)، جهت تحلیل جریان خروجی از پیشرانه ها و بررسی تاثیرات آن می باشد. در این مقاله، از کد سه بعدی ارتقاء یافته ی برد (Bird) با شبکه بندی بی سازمان استفاده شده است. این کد توسط جریان جت صوتی نیتروژن برخوردکننده به صفحه ی تخت، اعتبارسنجی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که کد محاسباتی توسعه یافته، از صحت و دقت لازم برخوردار است. همچنین در این تحقیق ماهواره ای به صورت نمونه مدلسازی شده، اثرات گازهای خروجی از پیشرانه تک سوختی هیدرازین بر اجزای آن مشخص شده و همچنین تاثیرات جابجایی جزیی محل پیشرانه ها بر نتایج مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که جابجایی 20 درصدی محل پیشرانه ها می تواند نیروها و گشتاورهای اغتشاشی را تا 15درصد مقدار اولیه تغییر دهد.

ساندویچ پنل ها به علت استحکام ویژه ی بالا، در صنایع مختلفی کاربرد دارند. از آن جمله استفاده در سازه های فوق سبک هوافضایی است. در این مقاله به بررسی تجربی تاثیر حفاظتی ساختارهای ساندویچی مورد استفاده در سازه های فضایی فوق سبک در برابر پرتوهای گاما پرداخته شده است. هشت ساختار از پرکاربردترین سازه هایی که در ساختار های فضایی مانند آنتن های مخابراتی و بدنه های ماهواره ها استفاده می شود، در معرض تشعشع چشمه های رادیوایزوتوپی پرتوهای گاما (امرسیوم، باریم و سزیوم) با انرژی های keV 60، keV 80، keV 385 و keV 662 قرار داده شده و نتایج آن با هم مقایسه شده است. جنس رویه (آلومینیومی و کربنی)، ضخامت های رویه ها و ابعاد سلول لانه زنبوری از مهم ترین پارامترهای ارزیابی هستند. در این مقاله با استفاده از پارامتر «حفاظت ویژه» ساختارهای مختلف تست شده مقایسه شده اند و بهترین ساختار از دیدگاه حفاظتی شناسایی و گزارش شده است. با توجه به بومی بودن )طراحی، ساخت و تست( ساندویچ پنل های این تحقیق و همچنین دسترسی به مواد اولیه آن ها در کشور، نتا یج بدست آمده از این بررسی قابل استفاده برای طراحی سازه های فضایی و غیرفضایی است.

در طراحی کپسول های بازگشتی به دلیل عدم وجود سطوح کنترلی، همواره به مقوله پایداری استاتیکی و دینامیکی توجه شایانی می شود. در این مقاله، نتایج تجربی مربوط به پایداری کپسول بازگشتی اوریون در 8 ماخ اعداد 1 / 0، 2 / 2 و 2/ در حرکت نوسان پیچش اجباری ارائه شده است. اهمیت پارامترهای عدد ماخ جریان آزاد، زاویه حمله میانگین و فرکانس نوسان پیچش در ضرایب پایداری دینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. براساس نتایج بدست آمده، در اعداد ماخ 0/2 و 2/2 کپسول بازگشتی از لحاظ دینامیکی پایدار /1 است، در حالی که در عدد ماخ 8 ناپایدار میباشد. به طور کلی، براساس نتایج ارائه شده برای زاویه میانگین 5 درجه می توان نتیجه گرفت که افزایش زاویه حمله میانگین در حرکت نوسانی پیچشی منجر به افزایش پایداری دینامیکی کپسول و دور شدن از ناحیه ناپایدار می شود.

آتروفی عضلانی از جمله مشکلاتی است که فضانوردان پس از بازگشت به زمین با آن مواجه هستند. پروتئین میوستاتین به عنوان یک مهار کننده رشد عضلات شناخته شده است. هدف این مطالعه بررسی تاثیر شرایط میکروگراویتی شبیه سازی شده بر بقای سلول های میوتوب موش (C2C12) و بیان ژن میوستاتین بود. مطالعات مورفولوژیک و آزمون MTT تاثیر اندک 48 ساعت قرارگیری در شرایط میکروگراویتی بر رشد سلولی و 40% کاهش رشد سلولی (p<0.05) پس از 72 ساعت را نشان داد. نتایج حاصل از رنگ آمیزی و الگوی قطعه قطعه شدن DNA افزایش آپاپتوز سلول ها را پس از 72 ساعت قرارگیری در شرایط میکروگراویتی نشان داد. بیان ژن میوستاتین پس از 48 ساعت کاهش (p<0.0001) و پس از 72 ساعت افزایش (P<0.001) یافت. بنابراین مهار بیان میوستاتین در سلول های میوتوب می تواند یک اقدام موثر در کاهش عوارض مخرب آتروفی عضله اسکلتی در شرایط میکروگراویتی در فضانوردان باشد. نتایج حاصل از این مطالعه می تواند به فضانوردان جهت کاهش اثرات منفی شرایط میکروگراویتی کمک کند.

مدیریت ترافیک فضایی، راهی برای توسعه پایدار و طولانی مدت از فضای ماورای جو با رویکرد کاهش برخورد اجسام است. در این مقاله ارزیابی ریسک برخورد ماهواره ها با استفاده از روش احتمال برخورد انجام می شود. از میان روش های مختلف تعیین احتمال برخورد، روش پاترا (2005) و روش چان برای تعیین احتمال برخورد ماهواره نور با سایر اجسام فضایی استفاده شده است. نرم افزارهای مختلفی برای شبیه سازی حرکت و محاسبه احتمال برخورد اجسام در فضا توسعه داده شده اند. با توجه به معیارهایی که در متن اصلی شرح داده شده است، از ابزار Advanced Conjunction Analysis نرم افزار STK برای تحلیل ریسک برخورد ماهخواره ملی نور با سایر اجسام فضایی استفاده می شود. در این نرم افزار با استفاده از داده دو سطری اجسام فضایی و انتخاب مدل انتشار مداری، موقعیت هر جسم در فضا مشخص می شود. سپس با یکی از روش های تخمین احتمال، احتمال برخورد تعیین می شود. براساس احتمال به دست آمده می‮توان در خصوص لزوم مانور ماهواره در زمان مناسب تصمیم‮ گیری نمود.

در محیط فضا، نوسانات حرارتی از مهم ترین تهدیدات برای اجزای خارجی سامانه های فضایی، مانند آنتن، محسوب میشود. میزان نوسانات حرارتی تابع مدار فضاپیما و جنس اجزای سامانه است و سبب انبساط و انقباض و اعوجاج سطوح آنتن شده و در عملکرد آن اختلال ایجاد میکنند. در این مقاله، اثرات انبساط و انقباض حرارتی در یک مأموریت مداری LEO بر مشخصات تشعشعی دو آنتن انعکاسی باند X ، که یکی از آنتنها پهن باند و دیگری باند باریک هستند، بررسی شده و مشخصات تشعشعی آنها با استفاده از نرم افزار شبیه ساز تمام موج استخراج میشود. مقایسه مشخصات تشعشعی این دو آنتن، با مشخصات تشعشعی آنتنهای نمونه معادل در دمای محیط، نشان میدهد که آنتنهای باند باریک آسیب پذیری بسیار بالایی نسبت به نوسانات حرارتی دارند و بنابراین، لازم است جنس آنتنها از موادی انتخاب شوند که ضریب انبساط حرارتی آن ها بسیار کوچک است. به علاوه، انتخاب روش حفاظتی مناسب، برای حفظ عملکرد مطلوب آنتن، از ضروری ترین فعالیت ها در ساخت آنتنهای فضایی است.