فهرست مطالب

علوم، فناوری و کاربردهای فضایی - سال سوم شماره 1 (پیاپی 5، بهار و تابستان 1402)

نشریه علوم، فناوری و کاربردهای فضایی
سال سوم شماره 1 (پیاپی 5، بهار و تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • الهام شریفی مقدم*، سید آرش احمدی، محمد فضائلی فر صفحات 1-12

    آنتن یک محموله HTS باید توانایی ایجاد چندین پرتو تشعشعی را به صورت همزمان داشته باشند تا با ایجاد پوشش سلولی برای ماهواره، امکان استفاده مجدد از فرکانس را فراهم آورد. آنتن آرایه فازی یک گزینه مناسب برای این کاربرد است. در مدار زمین آهنگ، زاویه دید ماهواره بسیار محدود است و تقسیم این زاویه دید محدود به تعداد زیادی پرتو باریک، طراحی آنتن آرایه فازی را با چالش های فراوانی روبرو می کند. ابعاد بزرگ پنجره تشعشعی، تعداد بالای المان های تشعشعی و نیاز به تقسیم آرایه به زیر آرایه ها و ظهور گریتینگ لوب ها، و تعامد پرتوهایی که فاصله زاویه ای بسیار اندکی با یکدیگر دارند، از جمله این چالش ها هستند. در این مقاله یک آنتن آرایه فازی چند پرتوه در باند Ka با شبکه شکل دهی پرتو مایکروویوی به نحوی سنتز و طراحی شده است که چالش های مذکور را مرتفع سازد. برای کاهش ابعاد پنجره تشعشعی از تکنیک تقسیم هر پرتو به تعدادی زیرپرتو، و برای حذف گریتینگ لوب ها از زیر آرایه های در میان هم فرورفته در دو بعد استفاده شده است. شبکه شکل دهی پرتو جدیدی در این مقاله طراحی شده است که قابلیت ایجاد چندین زیر پرتو تشعشعی همزمان را به صورت متعامد برای زیر آرایه های در میان هم فرو رفته فراهم می آورد.

    کلیدواژگان: آنتن آرایه فازی، آنتن چند پرتوه، ماهواره ظرفیت بالا، زیر آرایه های در میان هم فرورفته، زیر پرتو
  • احسان موسیوند، سجاد غضنفری نیا، یاسر صفار، مسعود خوشسیما* صفحات 13-26

    منظومه های ماهواره ای رویکرد جدید دستیابی به قابلیت هایی است که پیش از این به کمک ماهواره-های بزرگ و پیچیده به انجام می رسید. در این مقاله و با هدف مرور رویکرد ماموریت های انجام گرفته با عنوان منظومه های ماهواره ای، فعالیت ها و خروجی های بیش از 130 شرکت و مرکز تحقیقات فضایی در جهان تحلیل شده است. طبق بررسی های صورت گرفته، عمده ماموریت های انجام شده توسط این منظومه ها، با هدف ارایه خدمات مخابراتی و به میزان 27% از کل ماموریت ها (شامل خدمات ماشین به ماشین با سهم 16% و اینترنت اشیا با سهم 9%) بوده است. ماموریت مورد توجه دیگر، مشاهدات زمینی با سهم 19% است که با هدف نظارت مستمر و مدیریت بهتر سیاره زمین صورت می گیرد. بیشترین پیکربندی در منظومه های ماهواره ای مربوط به میکروماهواره ها است که 42% کل پیکربندی ها را به خود اختصاص داده است. در این مقاله با ارایه تحلیل ها و نتایجی از این نمونه، روند گرایش به سمت منظومه های ماهواره ای و جایگاه ماهواره های معکبی را در این دسته از ماموریت های فضایی بررسی شده است . هدف این پژوهش بارزسازی تاثیر این سیستم های فضایی در صنعت و اقتصاد فضایی با ارایه ی راهکارهایی بر پایه ی منظومه ها است.

    کلیدواژگان: منظومه های ماهواره ای، ماموریت-های توزیع شده، پیکربندی ماهواره، بررسی آماری
  • محمدعلی امیری فر*، علیرضا رجبی، نورالدین قدیری معصوم، زهرا امیرسرداری صفحات 27-34
    در این پژوهش عملکرد حالت پالسی یک رانشگر تک پیشرانه هیدرازینی مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور نمونه آزمایشگاهی یک رانشگر تک پیشرانه هیدرازینی در شرایط فشار اتمسفریک ساخته شد و مورد آزمون قرار گرفت. کاتالیست این رانشگر به صورت بومی سنتز شده است. عملکرد حالت پالسی این رانشگر تک پیشرانه هیدرازینی به صورت تجربی ارزیابی شده و نتایج آن ارایه شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که رانشگر تک پیشرانه هیدرازینی ساخته شده همراه با کاتالیست سنتز شده، ضربه های تکرارپذیری را برای عرض پالس های کمتر از 10 میلی ثانیه تولید می کند. حداقل ضربه این رانشگر تک پیشرانه هیدرازینی 32 میلی‎نیوتن ثانیه اندازه گیری شده است. همچنین انحراف معیار ضربه تولیدی، کمتر از 6 درصد برای 100 پالس می باشد. زمان پاسخ رانشگر نیز بسیار تکرارپذیر است. نتایج این پژوهش نشان داد که مرکز پالس رانشگر به طور خطی با عرض پالس تغییر می کند. با این حال رفتار گذرای فشار محفظه نسبتا کند است و منجر به مرکز پالس بزرگ می شود.
    کلیدواژگان: رانشگر، تک پیشرانه، هیدرازینی، تراستر، پالسی
  • اردا افضلی، بهمن قربانی واقعی* صفحات 35-47
    یافتن بهترین برنامه ریزی ممکن جهت حداکثر نمودن مشاهدات تصویری یک ماهواره سنجشی و انتقال آن ها به ایستگاه زمینی، به عنوان تابعی از مشخصات ماهواره، مدار حرکتی ماهواره، سیستم کنترل وضعیت، میدان دید و اهداف رصدی اهمیت فراوانی دارد. ترکیب خاصیت چابکی ماهواره با توجه به قابلیت انتقال وضعیت سریع آن در راستای سه محور رول، پیچ و یاو که امکان جهت گیری افزون بر ندیر را به ماهواره می بخشد، با یک نرم افزار مناسب می تواند به شکل قابل توجهی نرخ پاسخ دهی، زمان بازدید و سطح پوشش ماهواره را بهبود داده و نیازهای کاربران را پاسخ دهد. بنابراین در این مقاله برنامه ریزی یک ماهواره چابک سنجش از دور ابتدا مدل می شود، بطوریکه پس از دریافت اهداف رصدی از کاربر و اختصاص اولویت رصد به هر هدف، قابلیت پیاده سازی و اجرای وظایف رصدی توسط زیر سیستم مکانیک مداری جهت برآورده سازی محدودیت پنجره زمان دسترسی به اهداف و توسط زیر سیستم کنترل وضعیت در راستای برآورده سازی محدودیت اجرای مانور وضعیت حول محورهای رول و پیچ بررسی شده و تایید می گردد. سپس با استفاده از کنترل نظارتی گسسته پیشامد از اجرای صحیح رفتار منطقی برنامه ریزی با توجه به ویژگی ها و الزامات خاصی که به ماموریت افزوده شده است، اطمینان حاصل می شود. به کمک یک الگوریتم جستجوگر بهینه ی مبتنی بر روش بلمن فورد توالی برنامه بهینه جهت بهره برداری حداکثری از ماهواره ضمن برآورده شدن محدودیت های عملیاتی ماموریت به صورت خودکار بدست می آید. در نهایت برای نشان دادن دادن صحت برنامه ریزی انجام شده یک ماموریت سنجش از دور شبیه سازی می گردد.
    کلیدواژگان: سنجش از دور، ماهواره چابک، برنامه ریزی، کنترل نظارتی گسسته پیشامد
  • سید محمدنوید قریشی*، محمدامین جعفری، امیر صداقتی، احسان ذبیحیان صفحات 48-63

    سازه یک ماهواره در طول عمر عملیاتی خود، بایستی تمام بارهای مکانیکی وارد بر ماهواره که مهمترین آن بارهای ارتعاشی وارده در لحظه پرتاب می باشد را تحمل نماید. برای اطمینان از صحت طراحی سازه ماهواره بایستی مطابق با استاندارد فضایی اتحادیه اروپا (ECSS) تحلیل های المان محدود و تست های ارتعاشی بر روی سازه انجام شود. در این مقاله ضمن بررسی همزمان فرآیند طراحی بهینه برای یک سازه ماهواره با افزایش نسبت استحکام به جرم، تحلیل های المان محدود مورد نیاز به همراه آزمون های مکانیکی سازه یک ماهواره مخابراتی شامل ارتعاشات اتفاقی، ارتعاشات سینوسی، شوک و شبه استاتیک بصورت کامل ارایه شده است. نتایج تحلیل ها و آزمون های انجام شده نشان دادند که با بهره گیری از طرح صلیبی برای سازه ماهواره، مقادیر فرکانس طبیعی ماهواره در راستای طولی افزایش قابل قبولی پیدا کرده است که این امر باعث افزایش استحکام ماهواره در راستای طولی می گردد. همچنین نتایج آزمون های انجام شده نشان دادند که سازه طراحی شده ضمن تحمل بارهای مکانیکی وارده در حین پرتاب، الزامات فرکانسی مورد نیاز پرتابگر را برآورده می نماید. نتایج آزمون ها تطابق بسیار خوبی با تحلیل های المان محدود انجام شده شامل تحلیل مودال، ارتعاشات اتفاقی و سینوسی داشت و بیانگر صحت طراحی انجام شده برای سازه ماهواره می باشد.

    کلیدواژگان: سازه، تحلیل المان محدود، فرکانس طبیعی، ارتعاشات اتفاقی، ارتعاشات سینوسی، شوک
  • منا زاهدنمازی*، علیرضا طلوعی، رضا قاسمی صفحات 64-75
    یکی از بهترین حسگرهای وضعیت برای کاربردهای فضایی حسگر ستاره است که تعیین وضعیت را با استفاده از ستارگان میدان دید انجام می دهد. از مزایای اصلی این حسگر می توان به تعیین وضعیت اولیه توسط خود حسگر اشاره نمود. این کار توسط الگوریتم های شناسایی ستاره گم شده در فضا انجام می شود. این مقاله به ارایه یک الگوریتم گم شده در فضای جدید مبتنی بر فاصله هاسدورف می پردازد. با استفاده از فاصله هاسدورف دو الگوریتم شناسایی مختلف پیشنهاد شده و نتایج آن ها با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفته اند. رویکرد اول براساس ستاره محور طراحی شده است و رویکرد دوم، از بخش بندی کره سماوی بهره می برد. عملکرد شناسایی این دو رویکرد با استفاده از شبیه سازی 200 جهت تصادفی حسگر ستاره در قدر های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد، رویکرد استفاده از ستاره محور عملکرد بهتری دارد و نرخ شناسایی آن در قدر 6، 93/5٪ است. همچنین زمان شناسایی در این الگوریتم با الگوریتم هرمی و تعدادی از الگوریتم های هندسی دیگر مورد مقایسه قرار گرفته است. بر طبق نتایج کم ترین زمان شناسایی به الگوریتم هاسدورف تعلق دارد که آن را برای استفاده های بهنگام مناسب می سازد.
    کلیدواژگان: حسگر ستاره، الگوریتم شناسایی، الگوریتم شناسایی گم شده در فضا، فاصله هاسدورف
  • مائده السادات ضوئی*، سید جاوید میراحمدی، مجتبی فرقانی، محمد چیانی، سعید اصغری صفحات 76-86

    پوشش های سد حرارتی (TBCها) سیستم های سرامیکی پیشرفته ای هستند که معمولا بر روی سطح قطعات داغ اعمال می شوند تا امکان افزایش عملکرد تجهیزات در دمای بالاتر را فراهم سازند. در طی هر سیکل حرارتی، به دلیل عدم تطابق در ضرایب انبساط حرارتی لایه های سیستم TBC، این لایه ها به صورت غیرمتعادل منبسط و منقبض می شوند. تنش های حرارتی حاصل باعث هسته گذاری و رشد میکروترک ها در سیستم TBC می شود. پس از چند صد سیکل حرارتی، میکروترک ها به هم می پیوندند و ترک نسبتا بزرگی را تشکیل می دهند که موجب ورقه ورقه شدن و جدایش پوشش، قرارگیری قطعات در برابر دمای بالا و در نهایت منجر به شکست فاجعه آمیز کل تجهیز می شوند. ایجاد قابلیت خودترمیمی توانایی ترمیم خودبخودی ترک را فراهم می سازد. در این مقاله به معرفی و بررسی انواع فناوری های دستیابی به خودترمیمی در پوشش های سد حرارتی YSZ و ساختار و خواص پوشش های حاصله پرداخته شده است. پس از استخراج فناوری های مذکور و مقایسه آن ها با یکدیگر می توان با توجه به نیاز هر یک از صنایع به دستیابی به پوشش هایی با خاصیت خودترمیمی، گزینه ی مناسب توسعه فناوری پوشش های سد حرارتی خودترمیم را انتخاب کرد و سپس ترکیب مناسب پوشش خودترمیم، ضخامت مناسب لایه ی پوشش خودترمیم، چیدمان مناسب لایه ی پوشش خودترمیم و پارامترهای فرایند پوشش دهی را تعیین نمود.

    کلیدواژگان: پوشش های سد حرارتی، YSZ، خودترمیمی
  • عادل پورتقی مرزرود*، آرزو اسماعیلی، مرتضی فرهید، محرم شاملی صفحات 87-96
    جریان برگشتی پدیده ای است که به علت افزایش فشار بالادست جریان نسبت به فشار پایین دست ایجاد می شود. در نازل های همگرا- واگرا با افزایش فشار در خروجی نسبت به فشار طراحی، پدیده جریان برگشتی در قسمت واگرا مشاهده می شود که باعث کاهش سرعت خروجی و نیروی رانش می-شود. در این مقاله ابتدا یک نازل همگرا- واگرا با ابعاد مناسب فشار خلاء انتخاب شده و جریان پیشران که در این پژوهش بوتان در نظر گرفته شده است، برای فشارهای خروجی برابر با فشار خلاء و فشار جو با روش حجم محدود شبیه سازی می شود. مشاهدات حاکی از آن است که در شرایط فشار جو، جریان برگشتی در نازل به وجود می آید. به منظور تعیین نسبت انبساط سطح مناسب برای نازل به منظور کارکرد در شرایط فشار جو، جریان در داخل نازل برای نسبت انبساط سطح های مختلف شبیه سازی شده و سرعت محوری میانگین در خروجی این نازل ها به دست می آید. با توجه به نتایج حاصل، مناسب ترین نسبت انبساط سطح دارای بیشترین سرعت محوری میانگین می باشد. همچنین به منظور صحه گذاری نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی، چهار نازل با نسبت های انبساط سطح متفاوت ساخته شده و نیروی رانش به دست آمده از آزمون تجربی آنها بر روی استند اندازه گیری با نتایج معادل حاصل از شبیه سازی مقایسه می شوند.
    کلیدواژگان: نازل همگرا- واگرا، جریان برگشتی، نسبت انبساط سطح، شبیه سازی حجم محدود، آزمون تجربی
  • مریم صلواتی فر* صفحات 97-104
    یکی از جدی ترین معضلات دنیای صنعتی، آلودگی فلزات سنگین است. سرب به عنوان یک فلز سنگین، حتی در مقادیر اندک، اثرات بسیار مخربی بر سلامت انسان دارد. از این رو حذف آن از آب، از مهمترین چالش های سیستم سلامت عمومی می باشد. کاربرد میکروارگانیسم ها در این زمینه بسیار مفید و بی خطر است. موجودات ساکن بر روی زمین به طور مداوم تحت تاثیر نیروی جاذبه قرار دارند و در صورت تغییر آن، تحت تاثیر شوکی منحصر به فرد قرار خواهند گرفت. چنین تغییری از طریق مداخله با مسیرهای بیوشیمیایی و بیان ژن، اثراتی را بر ساختار و عملکرد سلول ها دارد . بررسی این تغییرات علاوه بر حفظ سلامت فضانوردان، برای بهبود کیفیت زندگی انسان بر روی زمین نیز مفید خواهد بود. در این مطالعه کارایی باکتری Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 در حذف زیستی سرب از محلول آبی در شرایط میکروگراویتی و جاذبه مریخ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان دهنده کاهش غلظت سرب پس از تیمار 24 ساعته به میزان 1/82% تحت شرایط میکروگراویتی، 6/79% در شرایط شبیه سازی شده جاذبه مریخ و 6/70% در شرایط جاذبه طبیعی زمین بود. از این رو، با کاهش جاذبه می توان به افزایش کارایی L. acidophilus در حذف زیستی فلز سرب کمک نمود.
    کلیدواژگان: سرب، لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس، میکروگراویتی، جاذبه مریخ، کلینواستت
  • حسین اسکندری*، راضیه نریمانی، الهام حسینی صفحات 105-113
    در این مقاله آنتنی موجبری برای ایجاد پترن زینی شکل معرفی و روشی برای تحریک یک موجبر به عنوان تغذیه آنتن باند ایکس با هدف دستیابی به قطبش دایروی برای یک ماهواره سنجشی، ارایه می شود. به کمک یک پروب میکرواستریپی حلقوی، موجبر استوانه به گونه ای تحریک شده که آنتن تنها با یک ورودی تغذیه دارای قطبش دایروی بوده و علاوه بر این، امپدانس ورودی آنتن نیز پنجاه اهم باشد. برای دستیابی به پترن زینی شکل، از جهت دهنده هایی به شکل پلاس استفاده شده است. این جهت دهنده ها بصورت ریزنوارهایی چاپ شده بر روی زیرلایه راجرز 5880 می باشند. نوآوری مقاله در استفاده همزمان از عناصر جهت دهنده برای ایجاد پترن زینی شکل و پروب حلقوی برای ایجاد پلاریزاسیون دایروی به جهت طراحی آنتنی مناسب برای ماهواره های سنجش از دور LEO است. آنتن بعد از شبیه سازی، ساخته و تست شد. نتایج تست نشان می دهد که آنتن در زوایای ◦65θ = ± دارای بهره واقعی بیش از 3 dBi می باشد. نسبت محوری آنتن نیز در فرکانس کاری برای مقادیر θ بین 50±، کمتر از dB3 می باشد که نشان می دهد آنتن در این بازه زاویه θ دارای قطبش دایروی مطلوبی می باشد.
    کلیدواژگان: آنتن، ماهواره، قطبش دایروی، پترن زینی شکل، پروب حلقوی
  • رویا ثنائی، پویا طالبی نژاد، سید محمدجواد طباطبائی، مهدی فکور* صفحات 114-122

    آرایه خورشیدی، که یکی از بخش های اصلی زیرسیستم توان الکتریکی ماهواره است، وظیفه تامین توان الکتریکی مورد نیاز ماهواره در طول ماموریت تعیین شده را بر عهده دارد. ریز شهاب سنگ ها و زباله های فضایی کوچک همواره خطر جدی برای ماموریت ماهواره محسوب می شوند. با توجه به تعدد ماهواره ها در مدار، زباله های فضایی به طور چشمگیری در حال افزایش هستند. برخورد ریز شهاب سنگ ها یا زباله های فضایی کوچک به پنل های خورشیدی ماهواره می تواند به ساختار درونی پنل آسیب وارد کند که این امر موجب افت توان الکتریکی ماهواره می شود. در این مقاله ضمن شبیه سازی عددی و هندسی پنل های خورشیدی ماهواره مخابراتی واقع در مدار میانی ، الگوریتمی مبنی بر برخورد تصادفی مستقیم ریز شهاب سنگ ها و زباله های فضایی کوچک به پنل های خورشیدی ارایه و میزان خرابی آن ها محاسبه شده است. اندازه ریز شهاب سنگ ها و زباله های فضایی بر اساس میانگین اندازه ذرات موجود در مدار میانی تعیین شده است. پس از جمع بندی نتایج حاصل از برخورد، پنل خورشیدی افزونه بر اساس حداقل و حداکثر میزان خرابی شبیه سازی شده است تا افت توان را جبران کند. نتایج حاصل نشان می دهد سیستم افزونه قادر است تا پس از برخورد و تخمین میزان آسیب، در سریع ترین زمان ممکن افت توان ماهواره را جبران نماید.

    کلیدواژگان: ماهواره، ریز شهاب سنگ، آرایه خورشیدی، آسیب برخورد تصادفی، افزونگی، برخورد پر سرعت
  • امیررضا کوثری*، الهه خاتون آبادی، آیدا کاظمی، رضا امجدی فرد، وحید بهلوری صفحات 123-144
    این مقاله فعالیت های خورشیدی و پدیده های آن را از منظر مخاطرات بر نحوه عملکرد زیرساخت های شهری، سیستم های صنعتی و ساختار اقتصادی متاثر از اینگونه پدیده ها بررسی می نماید. همچنین با توجه به تحلیل ها و نتایج موجود نیازمندی های اساسی جهت جلوگیری از شدت آسیب های وارده ناشی از این پدیده ها نیز معرفی شده است. رویدادهای اقلیم فضا می تواند باعث اختلال در شبکه انرژی الکتریکی، ارتباطات مخابراتی-رادیویی، خطوط حمل و نقل هوایی، زمینی، ریلی و علاوه بر آن باعث آسیب به خطوط لوله، صنعت نفت و معدن، و هوانوردی شود که هر کدام از این موارد به عنوان یک زیرساخت اقتصادی در این مقاله بررسی شده است. همچنین اثر این پدیده ها در آسیب و اختلال بر عملکرد در ماهواره ها با ماموریت موقعیت یابی جهانی، مخابراتی و پیش بینی آب و هوا بررسی شده است. با توجه به اهمیت موارد مذکور، در این مقاله سعی شده است به بررسی تحقیقات صورت پذیرفته در پاره ای از کشورهای دیگر در خصوص تاثیر پدیده های اقلیم فضا در سیستم های اقتصادی-اجتماعی نیز پرداخته و اختلالات و خرابی های ناشی از آن در صنایع و زیرساخت های اقتصادی-اجتماعی جامعه مورد مطالعه قرار گیرد. این امر به نوبه خود می تواند در شکل گیری زمینه های لازم و اقدامات پیشگیرانه در مواجهه با مخاطرات اقلیم فضا جهت سوق دادن جامعه علمی به بررسی موارد مشابه در کشور برای ایجاد تمهیدات مدیریتی و فناوری های مرتبط کمک نماید.
    کلیدواژگان: اقلیم فضا، خورشید، زیرساخت-های شهری، اثرات اقتصادی اقلیم فضا. اثرات اقتصادی-اجتماعی
|
  • Elham Sharifi *, Arash Ahmadi, Mohammad Fazaelifar Pages 1-12

    The antenna of a high throughput satellite payload should generate multiple spot beams simultaneously to provide frequency reuse by creating cellular coverage for the satellite. The phased array antenna is a proper option for this application. In geostationary orbit, the satellite field of view is limited, and dividing it to several tight beams poses many challenges to the antenna design. The large dimensions of the radiating aperture, high number of radiant elements, the need for dividing the array to several sub-arrays, which lead to appearance of grating lobes, and the orthogonality of the beams with tiny angular distance are the challenges of the antenna design. In this article, a multiple beam phased array antenna in Ka-band with microwave beam forming network is synthesized and designed to meet aforementioned challenges. The sub-beam technique has been used for decreasing the array dimensions. For eliminating the grating lobes, the array has been divided into interleaved sub-arrays in two dimensions. A new beam forming network which can generate 20×20 simultaneous orthogonal beams in an area with coverage widths of 10˚ and 8.8˚ in longitude and latitude directions has been devised in this paper.

    Keywords: High throughput satellite, Interleaved sub-arrays, Multiple beam antenna, Phased array antenna, Sub-beam
  • Ehsan Mousivand, Sajjad Ghazanfarinia, Yaser Saffar, Masoud Khoshsima * Pages 13-26

    Satellite Constellations are the new approach to achieve the applications that were presumably expected from large and complex satellites. This paper reviews activities and related satellite constellation of about 130 companies and research institutes, showing that Communication Missions (Internet of Things and Machine to Machine Services) are the most desirable for Constellations with 27% of all. Earth Observation constellations are in the next rank with 19%. The most favorite configuration in Constellations is based on Microsatellites with 42%, out of which Cubesats are of more interest. The research is going to present the role of Cubesats with some statistical analysis to show how these Space Systems may affect the future of Space Industry and Economy with Solutions based on Constellations. Results discuss the Future of Constellations and Cubesats and their common effect on New Space both in Space Industry Level and Space Economy. This review may help researchers to work on similar studies with business approaches, too.

    Keywords: Satellite Constellation, Distributed Missions, Satellite Configuration, statistical analysis
  • Mohamad Ali Amirifar *, Alireza Rajabi, Nooredin Ghadiri Masoom, Zahra Amirsardari Pages 27-34
    In this study, the pulse mode performance of a monopropellant hydrazine thruster has been studied. For this purpose, a laboratory sample of a monopropellant hydrazine thruster under atmospheric pressure was fabricated and tested. The thruster catalyst is natively synthesized. The pulse mode performance of this monopropellant hydrazine thruster has been experimentally evaluated and the results are presented. The results of this study show that the monopropellant hydrazine thruster made with a synthesized catalyst produces reproducible impulses for pulses less than 10 milliseconds wide. The minimum impulse of this monopropellant hydrazine thruster is measured at 32 mNS. Also, the standard deviation of the impulse is less than 6% for 100 pulses. The thruster response time is also very reproducible. The results of this study showed that the centroid of the thruster changes linearly with the pulse width. However, the transient behavior of the chamber pressure is relatively slow, leading to a large centroid.
    Keywords: Monopropellant, Hydrazine, Thruster, Pulse Mode
  • Arda Afzali, Bahman Ghorbani Vaghei * Pages 35-47
    Finding the best possible scheduling to maximize observations and transfer them to the ground station is very important as a function of satellite characteristics, orbital mechanics, attitude control system, field of view and observational objectives. The combination of the agility of the satellite with regard to the ability to quick maneuver along the three axes of roll, pitch and yaw, with a suitable software can significantly improve the response rate, revisit time and satellite coverage. In this regard, the design of a comprehensive scheduling that automatically creates an optimal operational sequence for the maximum utilization of agile Earth observation satellites during a certain period of time in order to respond to the needs and priorities of the users and to satisfy the operational limitations of the satellites. Therefore, in this article, the design of an automatic software for scheduling Earth observation satellites is presented, which after receiving observation targets from the user and assigning observation priority to each task, the ability to implement and execute observation tasks is checked by the attitude control subsystem to satisfy the attitude maneuver limit around the roll and pitch axes and orbital mechanics subsystem to satisfy the target access time window limit. With the help of supervisory control, constraints are applied to the transfer system to add specific features and requirements to the mission., With the help of an optimal search algorithm based on the Bellman-Ford method, the optimal program sequence is obtained for the maximum use of the satellite while meeting the operational limitations of the mission. Finally, A remote sensing mission is simulated to demonstrate the planned verification.
    Keywords: Earth Observation, agile satellites, scheduling, discrete event control
  • Seyed Mohammad Navid Ghoreishi *, Mohammad Aminjafari, Amir Sedaghati, Ehsan Zabihian Pages 48-63

    The structure of a satellite, during its operational life, should be tolerated all applied mechanical loads which the most important of them is vibration loads during the launch. To verification of design process, finite element analysis and vibration tests should be performed on the structure of satellite according to the ECSS standard. In this paper, while simultaneously examining the optimal design process for a satellite structure with an increase in the strength to mass ratio, the required finite element analyzes along with the mechanical tests of the structure of a telecommunication satellite, including random vibrations, sinusoidal vibrations, shock and quasi-static, are fully presented. The results showed that by employing the cross section design for the satellite structure, the natural frequency of the satellite in the longitudinal direction have increased appreciably, which increases the strength of the satellite in the longitudinal direction. The experimental results proved that the designed structure meets the frequency requirements of the launcher while tolerate the mechanical loads during launch. Also, the experimental results were in good agreement with the numerical results, including the modal analysis, random and sine vibration. Therefore, design processes of the satellite structure were verified by experimental tests.

    Keywords: structure, finite element analysis, Natural frequency, Random vibration, Sine Vibration, Shock
  • Mona Zahednamazi *, Alireza Toloei, Reza Ghasemi Pages 64-75
    One of the best attitude sensors for space applications is the star sensor. This sensor determines the attitude using stars in the field of view. One of the main advantages of this sensor is attitude initialization using lost-in-space star identification algorithms. This paper presents a new lost-in-space star identification algorithm based on Hausdorff distance. Using Hausdorff distance, two different identification algorithms have been proposed, and their results have been compared. The first approach is designed based on using the pivot star, and the second approach uses the segmentation of the celestial sphere. The performance of these two approaches has been investigated using the simulation of 200 random directions of the star sensor in different magnitudes. The results show the approach of using the pivot star has better performance, and its identification rate is 93.5% at the magnitude of 6. Also, the identification time of the Hausdorff algorithm has been compared with the pyramid algorithm and some geometric algorithms. The results show that the Hausdorff identification algorithm has the lowest identification time which makes it suitable for real-time applications.
    Keywords: star sensor, Star Identification, Lost-in-Space Star Identification, Hausdorff distance
  • Maedeh Sadat Zoei *, S. Javid Mirahmadi, Mojtaba Forghani, Mohammad Chiani, Saeed Asghari Pages 76-86

    Thermal barrier coatings (TBCs), advanced ceramic systems, are usually applied to the surface of hot industrial parts to improve equipment performance at higher temperatures. During each thermal cycle, the layers of the TBC system expand and contract unevenly due to the mismatch in the coefficients of thermal expansion of the TBC layers. The resulting thermal stresses cause the nucleation and growth of microcracks in the TBC system. After a few hundred thermal cycles, the microcracks eventually combine and form a relatively large crack that causes spallation and separation of coating, exposing parts to high temperature and ultimately leading to catastrophic failure of the entire equipment. The creation of self-healing capability provides the ability to repair cracks spontaneously. In this article, various technologies for achieving self-healing in YSZ thermal barrier coatings and the structure and properties of the resulting coatings have been introduced and reviewed. After extracting the technologies of applying self-healing thermal barrier coating and comparing them with each other, it is possible to obtain coatings with self-healing properties according to the needs of each industry and then determined the proper composition of the self-healing coating, the proper thickness of the self-healing coating layer, the proper arrangement of the self-healing coating layer and the parameters of the coating process.

    Keywords: Thermal Barrier Coatings, YSZ, self-haling
  • Adel Pourtaghi Marzrood *, Arezoo Esmaeili, Adel Pourtaghi Marzrood, Moharram Shameli Pages 87-96
    Back flow is a phenomenon that occurs due to the increase of upstream pressure compared to downstream pressure. In converging-diverging nozzles, by increasing the outlet pressure compared to the design pressure, the phenomenon of back flow is observed in the divergent part, which causes a decrease in the output velocity and thrust. In this paper, a nozzle with expansion ratio suitable for vacuum condition is selected. Then, finite volume simulation of the propellant flow, here butane, is conducted for two output vacuum pressure namely, vacuum and atmospheric pressure conditions. It has seen that in the atmospheric pressure, the back flow occurs in the nozzle. In order to determine the appropriate expansion ratio for the nozzle operating in atmospheric pressure, flow inside the nozzle is simulated for different expansion ratios and the average outlet axial velocity is obtained. According to the results, the most suitable expansion ratio has the highest average axial velocity. Furthermore, to verify the obtained results from the numerical simulation, four nozzles with different expansion ratios are manufactured and experimentally are being tested and the experimental thrust values are compared with counterparts obtained from the simulation.
    Keywords: Converging-Diverging Nozzle, Back flow, Surface expansion ratio, Finite volume simulation, Experimental test
  • Maryam Salvatifar * Pages 97-104
    One of the most serious problems of the industrialized world is heavy metal contamination. As a heavy metal, lead has very harmful effects on human health even in small amounts. Therefore, removing it from water is one of the most important challenges in public health system. Microorganism application is very useful and safe in this field. Creatures living on Earth are constantly under the influence of gravity, and if it changes, they will be affected by a unique shock. Such a change has effects on the structure and function of cells by interfering with biochemical pathways and gene expression. Investigating these changes, in addition to maintaining the health of astronauts, will also be useful for improving the quality of human life on earth. In this study, the efficiency of Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 bacteria in the bioremoval of lead from aqueous solution was investigated in microgravity and Mars gravity conditions. The results showed a decrease in lead concentration after 24-hour treatment by 82.1% under microgravity conditions, 79.6% under simulated Mars gravity conditions and 70.6% under natural Earth gravity conditions. Therefore, by reducing the gravity, it is possible to increase the efficiency of L. acidophilus in the bioremoval of lead metal.
    Keywords: Lead, Lactobacillus acidophilus, Microgravity, Mars gravity, Clinostat
  • Hossein Eskandari *, Razieh Narimani, Elham Hosseini Pages 105-113
    In this paper, a waveguide antenna with a saddle-shaped pattern for remote sensing satellite applications has been introduced, and an efficient method to excite the antenna for circular polarization achievement has been presented. With the use of a circular microstrip probe, the mode inside the cylindrical waveguide is stimulated in such a way that the antenna has circular polarization with only one feeding input, and in addition, the input impedance of the antenna is 50 Ω. To achieve the saddle-shaped pattern, plus-shaped guides have been used. These guides are printed as microstrips on the Rogers 5880 substrate. The innovation of this article is in the simultaneous use of directional elements to create a saddle-shaped pattern and a circular probe to create circular polarization in order to design a suitable antenna for LEO remote sensing satellites. After the simulation, this antenna was fabricated and tested. The test results show that the antenna has a real gain of more than 3 dBi at angles of θ = ±65. The axial ratio of the antenna is less than 3 dB in the 8.23GHz for θ values between ±50, which shows that the antenna has a desired circular polarization in this θ angle range.
    Keywords: antenna, satellite, circular polarization, saddle pattern, ring probe
  • Roya Sanaie, Pouya Talebinejad, Seyed Mohammadjavad Tabatabiee, Mahdi Fakoor * Pages 114-122

    The solar array, one of the main parts of the satellite's electrical power subsystem, is responsible for providing the required electrical power for the satellite during the mission. Micrometeorites and small space debris are considered severe risks for the satellite mission. Due to the number of satellites in orbit, in this era the space debris is increasing. The impact of micrometeorites or orbital debris on the solar panels can damage the internal structure of the panel, As a result, the satellite's electrical power is reduced. In this article, along with the numerical and geometrical simulation of the solar panels of the MEO communication satellite, an algorithm based on the direct random impact of micrometeorites and orbital debris on the solar panels has been presented and their damage rate has been calculated. The size of meteorites and space debris is determined based on the average size of the particles in the earth's orbit. collision results, the redundant solar panel has been simulated based on the minimum and maximum damage to compensate for the satellite power loss After the collision, estimate the extent of damage as soon as possible.

    Keywords: satellite, Micrometeorite, solar array, Random Impact Damage, redundancy, Hypervelocity Impact
  • Amirreza Kosari *, Elahe Khatoonabadi, Aida Kazemi, Reza Amjadifard, Vahid Bohlouri Pages 123-144
    This paper investigates solar activities and its phenomena from the perspective of risks on the functioning of urban infrastructures, industrial systems and economic structure affected by such phenomena. Also, according to the existing analyzes and results, basic requirements have been introduced to prevent the severity of the resulting injuries. Space weather events can cause disruptions in the power grid, telecommunications and radio communications, airlines, railways, and in addition cause damage to pipelines, oil and mining industry. Also, these phenomena can cause damage and dysfunction in satellites that are used for global positioning, communication and weather forecasting. Considering the importance of the items mentioned in this article, an attempt has been made to investigate the research done in some other countries regarding the impact of space weather phenomena on socio-economic systems and to study the disruptions and failures caused by this impacts in the industries and socio-economic infrastructures of the society. This studies can help in the formation of the necessary fields and preventive actions in facing the dangers of space weather in order to lead the scientific community to investigate similar cases in the country in order to create related management and technological measures.
    Keywords: Space weather, Sun, Urban infrastructure, Economic effects of space weather. Socio-Economic effects