فهرست مطالب

نشریه علوم و فناوری فضایی
سال شانزدهم شماره 1 (پیاپی 55، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • جواد حق شناس*، رضا شریفی هفشجانی صفحات 1-9
    در این مقاله، یک روال گام به گام آزمایشگاهی برای اجرای آزمون هم راستایی دوربین ماهواره سنجشی ارایه شده است. برای استخراج دقیق وضعیت نهایی از چهار تیودولیت با دقت بهتر از دو ثانیه قوسی استفاده شده است. تیودولیت ها به گونه ای در اطراف ماهواره چیده می شوند که به مکعب های هم راستایی نصب شده بر روی محموله و ماهواره دید مناسب داشته باشند. دو تیودولیت به سمت مکعب هم راستایی نصب شده روی محموله و دو تیودولیت دیگر به سمت مکعب هم راستایی نصب شده روی ماهواره نشانه می روند. نهایتا، با تشکیل دستگاه های مختصات محموله تصویربرداری و ماهواره به کمک تیودولیت ها و استخراج مختصات محموله در دستگاه مختصات ماهواره هم راستایی دوربین را با دقتی از مرتبه چند ثانیه قوسی به انجام می رسد.
    کلیدواژگان: ماهواره، هم راستایی، دوربین، تئودولیت، مکعب هم راستایی
  • حامد رمضانی نجفی*، سید محمدحسین کریمیان، محمدرضا پاکمنش صفحات 11-21

    یکی از اجزای غیر فعال زیرسیستم کنترل حرارت ماهواره عایق های چندلایه می باشند. به منظور جلوگیری از محبوس شدن هوا میان لایه های عایق چند لایه که موجبات بادکنکی شدن و از هم گسیختگی لایه های نازک آن حین پرتاب ماهواره ها را فراهم می نماید، سوراخ هایی در لایه ها ایجاد می نمایند. این سوراخ ها در لایه های مختلف به دلیل مسایل انتقال حرارتی و همچنین محدودیت های ساخت ممکن است هم راستا نباشند. برای داشتن بیشترین راندمان عملکردی عایق های حرارتی، مسیرهای خروج گاز باید به نحوی طراحی گردند که کمترین مقاومت در برابر جریان گاز خروجی را داشته باشند زیرا هوای محبوس در میان لایه ها با باقی گذاشتن مسیر انتقال حرارت همرفتی میان آنها راندمان عایق را به شدت کاهش خواهد داد. در این مقاله الگوهای مختلف سوراخکاری که در مقالات مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند، بررسی شده است. با تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی خروج گاز از میان این عایق ها، اثر پارامترهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: عایق های چند لایه، تخلیه هوای محبوس شده، پرتاب، ماتریس سوراخکاری، قطر سوراخ، فواصل سوراخکاری
  • حسن ناصح*، علی عالیپور صفحات 23-34
    هدف از ارایه این مقاله، معرفی روش طراحی سیستمی و بهینه سازی عملکرد نازل آیروسپاک برای شرایط مختلف هوایی- فضایی می باشد. برای این منظور، برخی از پارمترهای مهم ساختار نازل آیروسپاک و آزمون های شرایط جریان سرد در بهینه سازی نازل مورد مطالعه قرار می گیرد. در این مقاله، برای بهبود مشکلات ساختاری، ساختار نازل آیروسپاک پیشنهاد می شود. در ادامه، روش های طراحی نازل آیروسپاک و معادلات حاکم بر آن تشریح و مدل طراحی پیشنهادی توصیف می شود. بر همین اساس، طراحی یک نازل کامل با آیروسپاک صورت می پذیرد و با یک نمونه طراحی شده موجود صحه گذاری می شود. معیار مقایسه و بهینه سازی، عدد ماخ جریان خروجی می باشد. نتایج در این مقایسه نشان می دهد که بهینه ترین نازل آیروسپاک از نظر کارآیی، نازل با برش 40% می باشد که برهمین اساس نمودارها و کانتورهای جریان مربوط به این نازل آیروسپاک ارایه و صحه گذاری شده است.
    کلیدواژگان: نازل آیروسپاک، کانتور جریان، تغییرات ارتفاع، مدل سازی سیالاتی، حامل پرتابگر ماهواره
  • سجاد داوری، حدیثه کریمایی*، محمدرضا سلیمی، حسن ناصح صفحات 35-46

    در این پژوهش طراحی و جانمایی انژکتور، محفظه تجزیه و نازل یک نمونه زمینی میکرورانشگر تک مولفه ای هیدرازینی 10 نیوتنی انجام شده است. انژکتور به عنوان اولین جزء میکرورانشگر، از نوع جریان مستقیم یا کاپیلاری به کمک نرم افزار Fluent طراحی گردید که توانایی تامین دبی جرمی مورد نیاز میکرورانشگر (5 گرم بر ثانیه) را دارا باشد. محفظه تجزیه جزء بعدی می-باشد که حاوی گرانول های کاتالیست است و ابعاد آن بر مبنای تجزیه کامل هیدرازین (تا مقدار حدی کسر جرمی) انتخاب گردید. نازل تخلیه به عنوان آخرین جزء میکرورانشگر، با استفاده از نرم افزار RPA طراحی شد. صحت طراحی با این نرم افزار توسط یک کد عددی مورد بررسی قرار گرفت. این کد توانایی محاسبه ابعاد محفظه تجزیه را بر اساس مقدار تجزیه هیدرازین داراست. بر همین اساس این نتیجه حاصل شد که نتایج هر دو روش طراحی با دقت بسیار بالایی با یکدیگر هم خوانی دارند. پس از اتمام طراحی، جانمایی تمام اجزاء انجام شد.

    کلیدواژگان: میکرورانشگر تک&rlm، مولفه ای هیدرازینی، انژکتور کاپیلاری، محفظه تجزیه، نازل تخلیه، کاتالیست
  • حجت قاسمی*، سید محمدرضا محمودیان، نورالدین قدیری معصوم، سید رشاد روح الامینی، پوریا میکانیکی، اصغر عظیمی صفحات 47-58
    هدف تحقیق حاضر، کسب توانمندی به کارگیری موتورهای پیشرانه زمستیک، در مقیاس آزمایشگاهی است. در این راستا لازم است تا موتور هایی ساخته و پارامترهای عملکردی آن سنجیده شود. اکسیژن مایع، به عنوان یک اکسیدکننده زمستیک متداول و اتانول به عنوان یک سوخت سبز انتخاب شده اند. موتوری برای تولید نیروی جلوبرندگی معادل kgf 400 با این پیشرانه طراحی شده است. انژکتور این موتور از نوع برخوردی سمبه ای بوده که در آن اکسیژن مایع، در راستای محور و سوخت در راستای شعاع جریان داشته است. محفظه احتراق این موتور با روش خنک کاری بازیابی در مقابل گرمای زیاد محافظت می شده است. طرح آزمایشگاهی موتور این امکان را فراهم کرده تا از سیال خارجی مانند آب برای خنک کاری استفاده شود. همه مولفه های اصلی موتور مانند انژکتور، راه انداز، و ابزار کنترل جریان تحت آزمون های سرد قرار گرفتند. برای آزمایش گرم این موتور، سکوی آزمون ویژه ای طراحی و ساخته شده است که در آن امکان سنجش تقریبا همه متغیرهای عملکردی وجود دارد. در این تحقیق پانزده آزمون گرم انجام شده است. بیشترین فشار ثبت شده و بیشترین بازده برآورد شده در حدود 75% مقادیر طراحی بودند.
    کلیدواژگان: موتور پیشرانه مایع، پیشرانه زمستیک، اکسیژن مایع، اتانول، سکوی آزمون
  • رقیه کریم زاده بائی*، حمیده دانشور، امیرحسین احمدی، پروین سجودی صفحات 59-74
    با ظهور فناوری GaN، دست یابی به توان مایکروویو با استفاده از ادوات حالت جامد و با بازدهی بالا، بیش از پیش میسر شده است. لذا استفاده از تقویت کننده های SSPA با فناوری GaN در ماهواره ها به خصوص ماهواره های LEO، مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی، تشعشعات فضایی می تواند بر عملکرد و قابلیت اطمینان قطعات موجود در سامانه های فضایی تاثیرگذار باشد که لازم است مورد بررسی قرار گیرد. به منظور صحه گذاری بر امکان استفاده از ترانزیستورهای GaN در ماهواره های LEO لازم است اثرات تابشی بر روی این تزانزیستورها بررسی شود. در این مقاله به بررسی اثر TID بر ترانزیستورهای GaN در برد تقویت کننده SSPA به همراه برد توالی ساز آن، پرداخته شده است. از آنجاییکه در نمونه مهندسی تقویت کننده SSPA از قطعات تجاری استفاده شده است و محاسبات حاصل از تخمین های RDM تحت بدترین شرایط نشان می دهد که انجام آزمون برای این قطعات الزامی است، آزمون بررسی مقاومت تشعشعی برای این تقویت-کننده انجام شد. نتایج آزمون نشان می دهد که برد SSPA GaN تا دز تقریبا krad 16 دارای قابلیت تحمل تشعشعی است. بنابراین ترانزیستورهای تطبیق نیافته GaN، تا این مقدار از دز، مقاوم هستند. این درحالی است که برد توالی ساز عملا دارای قدرت تحمل کمتر از krad 5/5 می باشد.
    کلیدواژگان: مقاومت تشعشعی، تشعشعات فضایی، ترانزیستورهای GaN، تقویت کننده SSPA، ماهواره LEO
  • مهدی ریوندی*، مهران میرشمس، محمد ضرورتی صفحات 75-88
    برای تست زیر سیستم تعیین وکنترل وضعیت یک ماهواره نیاز به داشتن شبیه ساز دینامیک وضعیت است، که شبیه ساز نیز می بایست از لحاظ وضعیتی در شرایط بالانس باشد. اغتشاش های وارد بر سیستم بالانس درشبیه سازی شامل انحراف های بوجود آمده توسط اختلاف بین مرکز-جرم و چرخش و همچنین حرکت دو عملگر افقی است. حرکت دو عملگر افقی، عاملی برای حرکت چرخشی و گردابی شبیه ساز می شود. در شبیه سازی از مدل های تجربی، و همچنین برای کنترل سه محور از ضرایب کنترلی PID استفاده می شود. عملگرهای سیستم بالانس شامل جرم های متحرک و چرخ عکس العملی به ترتیب، حول محورهای افقی و عمودی نصب می شوند. جهت اعتبارسنجی نتایج، یک نمونه ی سخت افزاری برای تست های آزمایشگاهی توسعه داده شده است. سخت افزار با استفاده از زمان نمونه برداری، مدل ها و ضرایب تجربی به ترتیب، رول و پیچ به دقت 0.2 و 0.5 درجه در مدت زمان 25 ثانیه می رسد که نشان دهنده ی دقت مناسبی برای بالانس شدن شبیه ساز وضعیت ماهواره ی مکعبی است.
    کلیدواژگان: سیستم بالانس، مرکز جرم، مرکز چرخش، جرم های متحرک
|
  • Javad Haghshenas *, Reza Sharifi Hafshejani Pages 1-9
    In this paper, a step-by-step laboratory procedure for performing a satellite's payload’s alignment measurement is presented. Four highly accurate theodolites are used along with two or more alignment corner cube to accurately extract the final attitude. Theodolites are arranged around the satellite in such a way that they have a clear direct view of the alignment cubes mounted on the payload and the satellite. Two theodolites should point to the payload’s alignment cube and the other two theodolites must point to the satellite’s alignment cube. Each theodolite must see at least one other theodolite, directly. Finally, by forming the coordinates systems of the payload and satellite in the theodolites coordinate system along with using the coordinate transfer matrices, the payload alignment correction matrix will be extracted in detail. The total method accuracy is within the order of few arcseconds.
    Keywords: remote sensing satellite, Optical Alignment, Theodolite, Alignment Cube
  • Hamed R. Najafi *, S.M.Hossein Karimian, MohammadReza Pakmanesh Pages 11-21

    One of the passive components of the satellite Thermal control subsystem is multilayer insulation. In order to prevent air from being trapped between the multilayer insulation layers, which causes the thin layers to inflate and disintegrate during satellite launches, holes are made in the layers. These holes in different layers may not be aligned due to heat transfer problems as well as manufacturing constraints. For maximum thermal efficiency of thermal insulation, gas outlets must be designed to have the least resistance to exhaust gas flow, because the air trapped between the layers will greatly reduce the insulation efficiency by leaving a convective heat transfer path between them. In this article, different perforation matrix that have been used in articles are reviewed. By analyzing the computational fluid dynamics of gas outflow from these insulators, the effect of various parameters has been studied.

    Keywords: Multilayer insulation, Trapped air discharge, Perforation matrix, Launch, Hole Diameter, Drilling intervals
  • Hassan Naseh *, Ali Alipoor Pages 23-34
    The main purpose is to introduce the performance system design and optimization method of aerospike nozzle for different aero-space conditions. For this purpose, some of the important parameters of the aerospike nozzle structure and cold flow condition tests in the nozzle optimization are studied. The methods of designing the Aerospike nozzle and its governing equations are described and the proposed design model is described and important factors are expressed in this type of nozzle. therefore, the design of a complete nozzle is made by aerospike and is supported by an existing design sample. Then, in order to optimize the nozzle, three cuts of 20%, 40% and 60% of the nozzle end are analyzed. The standard for comparison and optimization in these three slices is the Mach number of the output current. The results of this comparison show that the most efficient aerospike nozzle is a 40% cut nozzle based on the flow charts and contours of this aerospace nozzle.
    Keywords: Aero-spike nozzle, Flow contour, Height variations, Fluid modeling, Satellite launcher carrie
  • Sajjad Davari, Hadiseh Karimaei *, MohammadReza Salimi, Hassan Naseh Pages 35-46

    Monopropellant thruster are used to inject a satellite into orbit or control its position on three axes in space missions. One of them is hydrazine thruster which is widely used. In this research, design of the injector, decomposition chamber and nozzle of a 10N hydrazine monopropellant thruster have been performed. The capillary injector was designed using Fluent software for this thruster which was able to supply the mass flow rate of the thruster (5 gr/sec). The decomposition chamber contains catalyst granules and its dimensions were selected based on the complete decomposition of hydrazine. The nozzle was designed by RPA software. The validation of the design with RPA software was checked by a numeric code. This code was able to calculate the dimensions of the decomposition chamber based on the amount of hydrazine decomposition. Accordingly, the results of both design methods are strongly consistent with each other. At the end of the design, the final thruster design and drawings were prepared.

    Keywords: Hydrazine Monopropellant Thruster, Capillary injector, decomposition chamber, Nozzle, Catalyst
  • Hojat Ghasemi *, Seyed Mohammadreza Mahmoudian, Noordin Qadiri Massoom, S. Rashad Rouholamini, Pouria Mikaniki, Asghar Azimi Pages 47-58
    The aim of the present research is to obtain the ability to use the cryogenic propellant engines on a laboratory scale. In this regard, it is necessary to build some experimental motors and investigate the their performance parameters. The liquid oxygen as a common oxidizer and ethanol as a green fuel have been selected as propellant components. The engine is designed to produce 400 kgf force at the nominal condition. The pintle type injector has been chosen in which liquid oxygen and fuel are flowed in the axial and radial directions, respectively. The combustion chamber has been protected against overheating by applying the regenerative cooling. However, the laboratory feature of the engine design has provided the using of water instead the cooling propellant. All main components of the engine such as injector, igniter, and flow controllers, are examined by the cold tests. A comprehensive test facility is designed and set up for hot fire tests in which the performance of almost all parameters can be evaluated. Fifteen fire tests have been performed. Maximum obtained pressure and evaluated combustion efficiency were about 75% of design values.
    Keywords: Liquid Propellant Engine, Cryogenic Propellant, Liquid Oxygen, Ethanol, Test Bed
  • Roghieh Karimzadeh Baee *, Hamideh Daneshvar, Amirhossin Ahmadi, Parvin Sojoodi Pages 59-74
    With the advent of GaN technology, achieving microwave power with high efficiency by solid-state devices has become more available. Therefore, the use of SSPA amplifiers with GaN technology in satellites, especially LEO satellites, has been considered. space radiation can affect the performance and reliability of components in space systems, which needs to be investigated. One of the most important technologies that can be affected by radiation effects is GaN transistors. In this paper, the effect of TID on GaN transistors in the SSPA amplifier board is investigated. Since commercial components have been used in the engineering sample of the SSPA amplifier and the calculations obtained from the RDM estimates under the worst conditions show that it is necessary to conduct a test for these components, the radiation resistance test was performed for this amplifier. The results of the test conducted in this article show that the SSPA GaN board has radiation tolerance up to a dose of approximately 16 krad. Therefore, mismatched GaN transistors are resistant up to this amount of dose. This is while the sequencer board actually has less tolerance than 5.5 krad
    Keywords: radiation resistance, Space Radiation, GaN transistors, SSPA amplifier, LEO satellite
  • Mahdi Rivandi *, Mehran Mirshams, Mohammad Zarourati Pages 75-88
    To test the Attitude Determination and Control Subsystem of a satellite, it is necessary to have an attitude dynamics simulator, and the simulator must be in a balance condition. Disturbances on the balance system in the simulation include deviations caused by the difference between the center of mass and rotation, as well as the movement of two horizontal actuators. The movement of two horizontal actuators is a factor for rotational and vortex motion. In the simulation of experimental models, PID control coefficients are also used to control three axes. The balance system actuators include moving masses and reaction wheel that are installed around the horizontal and vertical axes, respectively. To validate the results, a hardware sample has been developed for laboratory tests. Using the sampling time, models and experimental coefficients, the hardware reaches the accuracy of 0.2 and 0.5 degrees in 25 seconds, respectively, which indicates a suitable accuracy for balancing the simulator of the CubeSat attitude.
    Keywords: Balance system, Center of mass, Center of rotation, Mass slider