فهرست مطالب
نشریه علوم، فناوری و کاربردهای فضایی
سال چهارم شماره 2 (پیاپی 8، پاییز و زمستان 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/12/01
- تعداد عناوین: 12
-
-
صفحات 1-13در این مقاله به بهبود عملکرد کنترلی فضاپیمای انعطاف پذیر در مقابله با خطاهای عملگر، اغتشاشات داخلی و خارجی (شامل ارتعاشات پنل های انعطاف پذیر) و ورودی اشباع در طول مانورهای وضعیت پرداخته شده است. ابتدا، مشاهده گر اغتشاشات پیشنهادی جهت تخمین سرعت زاویه ای و اغتشاشات کلی سیستم (اغتشاشات ناشی از پنل های انعطاف پذیر و اغتشاشات خارجی) طراحی و توسعه داده شده است. سپس کنترل تحمل پذیر خطای مبتنی بر الگوریتم مود لغزشی انتگرالی با بهره تطبیقی جهت تخمین کران بالای خطای عملگر با ورودی اشباع با لحاظ اثرات متقابل ناشی از دینامیک جسم صلب و انعطاف پذیر، توسعه یافته است. از طرف دیگر، کنترل تحمل پذیر خطا با پیشنهاد بهره تطبیقی در ساختار سطح لغزش توانایی رفع پدیده نامطلوب چترینگ را در سیستم دارد. پایداری کلی سیستم غیرخطی با استفاده از تئوری لیاپانوف اثبات شده است. همچنین، جهت کاهش ارتعاشات باقی مانده ناشی از برهم کنش دینامیک جسم صلب و انعطاف پذیر و اثرات خطا های عملگر، الگوریتم کنترل فعال فیدبک نرخ کرنش با استفاده از وصله های حسگر/عملگر پیزوالکتریک به طور همزمان در طول مانور وضعیت فعالسازی می شود. نتایج شبیه سازی ها در قالب یک مطالعه مقایسه ای با رویکردهای رایج، قابلیت و توانمندی رویکرد پیشنهادی در کاهش اثر اغتشاشات خارجی و داخلی را برای فضاپیمای انعطاف پذیر ناقص عملگر نشان می دهد.کلیدواژگان: فضاپیمای انعطاف پذیر، کنترل تحمل پذیر خطا، کنترل مود لغزشی انتگرالی، کنترل فعال ارتعاشات، مشاهده گر اغتشاشات، ورودی اشباع
-
صفحات 14-23در این مقاله، با استفاده از یک نرم افزار توسعه داده شده، فرآیند احتراق درون موتور فضایی با زوج پیشرانه کروسین و اکسیژن مایع به صورت یک بعدی و با استفاده از حل تعادلی شبیه سازی می شود. در این راستا، مدل هایی جهت تحلیل احتراق و نازل به کار گرفته شده است. با استفاده از این نرم افزار، در ابتدا رفتار موتور کرایوژنیک در نقطه طراحی شبیه سازی شده است. سپس آنالیز حساسیت بر روی درصد دبی خنک کاری فیلمی و اثر آن بر عملکرد موتور انجام شده است. نتایج تحلیل در نقطه طراحی، نشان از صحت عملکرد موتور دارد. نتایج آنالیز حساسیت نشان می دهد که دمای محفظه احتراق بر اساس درصد دبی رفتار افزایشی-کاهشی دارد زیرا نسبت سوخت به اکسنده محفظه احتراق به ازای برخی از دبی ها به عدد استویکیومتریک نزدیک می شود و سپس فاصله می گیرد اما جرم مولی گازها دچار تغییر شده و در نتیجه ضربه ویژه و سرعت مشخصه رفتار بر حسب افزایش دبی رفتار کاهشی دارد به طوری که افزایش درصد خنک کاری تا 20% ، ضربه ویژه را 7 ثانیه کاهش می دهد.کلیدواژگان: موتور کرایوژنیک، آنالیز یک بعدی، دبی فیلم مایع خنک کاری
-
صفحات 24-36در این پژوهش ابتدا به اهمیت محاسبه دقیق تلفات سرعت پرتابگر و همچنین عوامل موثر بر آن ها پرداخته شد. داده های ورودی 15 پرتابگر ساخته شده توسط کشور مختلف در سراسر دنیا با تنوع در تعداد مراحل، ارتفاع مداری و جرم محموله جمع آوری گردید و به وسیله نرم افزار دقیق شبیه سازی مسیر، برنامه زاویه پیچ بهینه آنها استخراج و همچنین تلفات سرعت ناشی از گرانش زمین، پیشرانش و درگ محاسبه و ارایه شده است. در ادامه، با استفاده از روش رگرسیون غیر خطی، سه رابطه تحلیلی با خطای قابل قبول جهت تخمین تلفات سرعت ها استخراج و معرفی شده است که میتواند جایگزین استفاده از کد شبیه سازی مسیر در فاز طراحی مفهومی پرتابگر ها گردد. این روابط توسط اطلاعات دو پرتابگر خارج از داده های آماری استفاده شده در رگرسیون شامل سفیر و اپسیلون، مورد ارزیابی قرار گرفته و صحت سنجی الگوریتم با حداکثر خطای 12% و میانگین خطای کمتر از 6% مورد تایید قرار گرفته است.کلیدواژگان: طراحی ماهواره بر، رگرسیون غیر خطی، تلفات سرعت، شبیه سازی مسیر ماهواره بر
-
صفحات 37-48بررسی عوامل ساخت افزایشی و بدست آوردن شرایط بهینه برای ساخت قطعات یک مسئله پیچیده است. درک تاثیر شرایط فرآیند بر تکامل ریزساختار و خواص مکانیکی حاصل از اجزای ساخته شده، یک حوزه فعال تحقیقاتی است. در این تحقیق با توجه به مشخصات دستگاه مورد استفاده، اثر عوامل سرعت اسکن (mm/s100 و 70)، فاصله هم پوشانی (μm200 و 150 و 100) و ضخامت لایه ها (μm40 و 20) بر خواص مکانیکی نظیر استحکام تسلیم، نهایی، ازدیاد طول، ثابت یانگ و ضریب ناهمسانگردی بررسی شد. خواص مکانیکی مورد نظر توسط آزمون برهم نگاری تصاویر دیجیتالی که یک روش غیرتماسی و نوری برای اندازه گیری خواص مکانیکی است، استخراج شد. پس از بررسی نتایج مشخص شد با توجه به رابطه عوامل انتخابی با میزان چگالی انرژی لیزر و تاثیر آنها بر حوضچه مذاب، تغییر سرعت اسکن لیزر، بیشتر از سایر عوامل ساخت افزایشی بر خواص مکانیکی نمونه ها تاثیر دارد. نتایج نشان می دهد که نمونه ساخت شده با سرعت اسکن mm/s70، فاصله هم پوشانی μm200 و ضخامت لایه μm20 به عنوان نمونه بهینه، استحکام تسلیم MPa1785، نهایی MPa1816، ازدیاد طول 4/17% و ضریب پواسون 34/0 دارد. با شرایط بهینه بدست آمده مخزن با قطر mm50 و ضخامت mm1 ساخته و سپس توسط آزمون هیدرواستاتیک مورد بررسی قرار گرفت.کلیدواژگان: برهمنگاری تصاویر دیجیتالی، ساخت افزایشی، فولاد ماریجینگ، ذوب لیزر انتخابی
-
صفحات 49-62هدف از ثبت تصویر، تراز کردن دو یا چند تصویر است که از یک صحنه، در زمان های مختلف و/یا از دیدگاه های مختلف و/یا با استفاده از دستگاه های مختلف گرفته شده است. در سال های اخیر با بهبود مستمر توانایی رصد زمین، نیاز به مدل های جدید ثبت تصویر که بتواند محاسبات بالای این ثبت و پردازش تصاویر را انجام دهد و همچنین از دقت بالایی برخوردار باشد، مشاهده می شود. در این مقاله، به منظور کاهش ناحیه جست و جو و افزایش دقت از نواحی مورد علاقه استفاده می شود. برای این منظور ابتدا ناحیه هایی که بین دو تصویر یکسان هستند، شناسایی می شوند و سپس، ثبت تصویر با توجه به ناحیه های مشابه صورت می گیرد. برای پیدا کردن ناحیه مورد علاقه، از یک مدل شبکه عصبی عمیق ترانسفورمر استفاده شده است. شبکه عصبی عمیق ترانسفورمر مورد استفاده شامل چندین لایه توجه درونی و توجه متقاطع است که وظیفه یادگیری اهمیت موقعیت های مختلف در درون یک تصویر و بین دو تصویر را دارد. مدل پیشنهادی یک مدل خودنظارتی است که از روش " تعویض بخش" برای تولید داده های آموزشی استفاده می کند. داده های آموزشی، از تصاویر Google Earth جمع آوری شده است و توسط ما نشانه گذاری شده است. پس از آموزش مدل و بدست آوردن ناحیه های مشابه از روش رایج SIFT برای بدست آوردن ویژگی ها و ثبت تصویر استفاده می کنیم. برای آزمایش، از تصاویر هوایی Sentinel-2 استفاده کرده ایم. برای ارزیابی کمی نتایج، از ریشه میانگین مربعات خطا استفاده می کنیم. نتایج کمی و کیفی نشان دهنده بهبود عملکرد در هزینه و دقت، در مقایسه با روش های مرسوم برای ثبت تصاویر هوایی است.کلیدواژگان: سنجش از دور، تطبیق تصویر، ناحیه مورد علاقه، شبکه عصبی عمیق ترانسفورمر
-
صفحات 63-80جامعه مورد مطالعه، اسناد سیاستی مرتبط با حوزه هوافضا که توسط سازمان های سیاست گذار کشورهای مختلف در اقصی نقاط جهان می باشد. در مجموع 21 سند از 13 کشور به منظور استنتاج روندها و موضوعات محوری صنعت فضایی بررسی گردیده است. با تحلیل متن کامل اسناد که بالغ بر 1200 صفحه بوده است، تعداد 229 کد به تفکیک هر واحد تحلیل استخراج گردید و به عنوان مجموعه داده ورودی در تحلیل مضمون مورد استفاده قرار گرفتند. قلمرو پژوهش، کشورهای انگلستان، چین، ایالات متحده امریکا، هند، فرانسه، سوئد، آفریقای جنوبی، هلند، برزیل، منطقه اتحادیه اروپا، امارات متحده عربی، فیلیپین و استرالیا است. برای تفسیر و تحلیل داده ها از روش تحلیل توصیفی و از نرم افزار MAXQDA استفاده شده است. بررسی ها نشان می دهد کشورهای مختلف برای جا نماندن از پیشران های توسعه صنعت فضایی، اسناد راهبردی را به منظور ترسیم چشم انداز، اهداف و نقشه راه فناوری نگارش کرده اند. این اسناد بینش ارزشمندی را در مورد اولویت ها، سرمایه گذاری ها و تلاش های مشترکی که برای شکل دادن به مسیر آینده صنعت فضایی است، ارائه می کند. تجزیه و تحلیل این اسناد راهبردی می تواند منجر به درک روندهای علمی و فناورانه در صنعت فضایی شود. تحلیل مضمون اسناد موجب شناسایی 20 حوزه فناورانه در 5 حوزه محوری، فضای به هم پیوسته خودکار، سیستم های پیشرفته فضایی، عملیات پیچیده فضایی، پایداری فضایی و دیجیتالی سازی فضا شده است.شناسایی 20 حوزه فناوری کلیدی در پنج محور کلی نشان دهنده ماهیت چندوجهی صنعت فضایی و تاکید بر اولویت های راهبردی کشورهای مختلف در سراسر جهان است. تحلیل اسناد راهبردی کشورهای مختلف نشان می دهد فرصت ها و چالش ها هم برای تازه واردها و هم برای بازیگران باسابقه با گسترش بازار فضا در سال های آینده فراوان است. تحلیل های انجام شده ابزار تصمیم گیری مهمی در برنامه ریزی فناوری و تدوین استراتژی فناوری است، اهمیت بالایی از نظر تعیین جهت و اولویت ها در توسعه صنعت فضایی دارد و می تواند به تدوین راهبردها و برنامه های موثر در آینده کمک کند.کلیدواژگان: روندهای فناورانه، تحلیل مضمون، صنعت فضایی، اسناد راهبردی
-
صفحات 81-90
مانورهای تغییر فاز با هدف ملاقات مداری، مجموعه ای از تنظیمات مداری هستند که توسط یک فضاپیما برای همسو کردن مدار خود با جسم دیگری، مانند فضاپیمای دیگر یا ایستگاه فضایی، انجام می شود. این مانورها معمولا شامل تنظیم سرعت و مسیر فضاپیما برای کاهش تدریجی فاصله و مطابقت با مدار هدف در زمان خاص است. اگر تنظیم فاز مداری بدون لحاظ زمان مشخص(غیر ملاقات مداری) باشد، مسئله به شدت ساده شده ولی در حالت زمان مشخص (تغییر فاز در مدت زمان مشخص) مسئله پیچیده گشته و از دو منظر مقدار سوخت مصرفی و مدت زمان انجام مانور نیازمند مصالحه است. در این تحقیق به بررسی تاثیر مکان انجام مانور تغییر فاز در یک مدار دایروی پرداخته شده و با بررسی آنومالی حقیقی های مختلف برای انجام این مانور و بررسی نتایج، به تحلیل تاثیر زمانی انجام مانور پرداخته شده است. بر اساس نتایج استخراج شده، از آنومالی حقیقی صفر تا 10 درجه مدت زمان انجام مانور با شیب بسیار زیادی رو به افزایش است و بعد از آن تا آنومالی حقیقی 270 درجه مدت زمان انجام مانور رو به کاهش می رود.
کلیدواژگان: مانور مداری، قرار ملاقات مداری، مانور تغییر فاز، تنظیم مدار -
صفحات 91-104
در اعماق فضا، چالش های ذاتی ناشی از مسافت های طولانی و شرایط سخت محیطی، نیازمند فناوری های پیشرفته ای برای غلبه بر این موانع و ارتقای ارتباطات فضایی است. این مقاله، روشی نوآورانه برای طراحی آنتن رفلکتوری با استفاده از مکانیزم رفلکتور مشی بازشونده یک متری در باندهای X و Ka ارائه می دهد. این روش با بهره گیری از مزایای ساختار شبکه پویا، انعطاف پذیری بی نظیری را در سازگاری با ابعاد مختلف سازه های فضایی به ارمغان می آورد. آنتن رفلکتور مشی ارائه شده در این مقاله، قابلیت جمع شدن در فضایU 3 را دارد که حمل و نقل آن را به طور قابل توجهی آسان تر می کند. این آنتن بعد از قرارگیری ماهواره در مدار و با استفاده از مکانیزم های درنظر گرفته شده برای آن، تا ابعاد 1 متر گسترش می یابد و به این ترتیب، سطح پوشش وسیع تری را برای تبادل اطلاعات ارائه می دهد. تحلیل های دینامیکی دقیق نشان داده اند که مکانیزم طراحی شده بدون استفاده از استپ موتورها و با به کارگیری سیستم دمپر و فنر، قابلیت باز کردن آنتن با سرعت و گشتاور مناسب را دارد. این امر به نوبه خود، لرزش و اغتشاش وارده به ماهواره را به حداقل می رساند و پایداری آن را در حین عملیات به طور چشمگیری افزایش می دهد. این روش نوآورانه پتانسیل قابل توجهی برای ارتقای کیفیت و کارایی انتقال اطلاعات در اعماق فضا را دارد و می تواند به طور قابل توجهی به پیشرفت فناوری های فضایی کمک کند. کاربردهای این روش در طیف وسیعی از حوزه های فضایی از جمله ماهواره های مخابراتی، ناوبری و سنجشی، نویدبخش تحولات چشمگیری در این زمینه است
کلیدواژگان: مکانیزم، گسترش یابنده، ماهواره مکعبی، آنتن رفلکتوری، جمع شونده -
صفحات 105-113موقعیت کاتد نسبت به نقشه میدان مغناطیسی داخل کانال تخلیه بر عملکرد و طول عمر رانشگر اثر هال تاثیر می گذارد. کاتد خنثی ساز در رانشگر اثر هال دو وظیفه مهم برعهده دارد. حدود 18% از الکترون های کاتد وارد کانال تخلیه رانشگر اثر هال شده و الکترون های لازم برای یونیزاسیون را تامین می کنند. بقیه الکترون ها، یون های خروجی از رانشگر را خنثی کرده و فضاپیما از نظر بار الکتریکی خنثی باقی می ماند. در این مقاله با استفاده از نرم افزار FEMM نقشه میدان مغناطیسی و خطوط جداکننده میدان در داخل رانشگر شبیه سازی شده سپس با توجه به موقعیت خطوط جداکننده میدان مغناطیسی، کاتد خنثی ساز در سه موقعیت متفاوت قرار گرفته و با استفاده از کد XOOPIC و روش PIC-MCC عملکرد رانشگر اثر هال شبیه سازی شده است. با جابجایی موقعیت کاتد نسبت به خطوط میدان مغناطیسی و خط جدایی میدان، تغییرات قابل توجهی در پارامترهای ولتاژ کاتد، نیروی رانش و ضربه ویژه رانشگر مشاهده گردید که باعث بهبود عملکرد رانشگر می شود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که پارامترهای عملکردی رانشگر با توجه به افزایش طول عمر کاتد زمانی بهینه می شود که کاتد بین خطوط جداکننده اول و دوم قرار گیرد.کلیدواژگان: رانشگر اثر هال، موقعیت کاتد، میدان مغناطیسی، پارامتراهای عملکردی
-
صفحات 114-126جوانه زنی بذر و استقرار گیاهچه به عنوان مرحله ضروری رشد و اولین مرحله سازگاری گیاه در محیط های فراسیاره ای در نظر گرفته می شود. هدف از انجام پروژه حاضر بررسی تنش ناشی از پرتاپ و شرایط فضا طی یک پرواز فضایی کوتاه مدت بر شاخص های جوانه زنی بذر و مولفه های آن برای بذر دو گونه گیاهی (کبنوا و منداب) بود. بذرهای خشک درون یک سازه فلزی از پیش طراحی شده داخل کپسول زیستی کاووس تعبیه شدند. پس از پرتاب و بازیابی موفق کپسول، آزمایشات مربوطه بر روی بذرها انجام شد. نتایج بر حسب گونه انتخابی کاملا متفاوت بود. بذرهای کینوا پاسخ مثبتی به شرایط تنش پرتاب به صورت افزایش شاخص های جوانه زنی و افزایش طول ریشه چه نشان دادند. بذرهای گونه منداب پاسخ کاملا منفی به شرایط تنشی پرتاب و محیط فضا نشان دادند که این کاهش به صورت کاهش شاخص جوانه زنی و مولفه های مرتبط با آن بود. بدیهی است جمع آوری شواهد کافی در موضوع برای اثبات نتایج مطالعه حاضر نیاز به طراحی آزمایشات بیشتری بر روی بذرهای این دو گونه در پرتاب های آتی ایران دارد.کلیدواژگان: ' بذر'، ' کپسول زیستی '، ' کاووس '، ' گیاه '، ' جوانه زنی '، ' فضا '.'
-
صفحات 127-134
مطالعه اثر میکروگراویتی روی نمونه های زیستی، نیاز به انجام آزمایشات زیستی با استفاده از تسهیلات پروازی نظیر راکت های کاوشی، ماهوارهای زیستی و ایستگاه بین المللی فضایی دارد، اما آزمایشات زیستی در فضا پرهزینه و نادر بوده و نیاز به تکنیک های شبیه سازی روی زمین دارد. بنابراین از تسهیلات زمینی نظیر کلینواستت دوبعدی، ماشین چرخش تصادفی و شناوری مغناطیسی برای شبیه سازی میکروگراویتی استفاده می نمایند. نمونه زیستی تحت میدان مغناطیسی با گرادیان بالا بصورت معلق قرار گرفته و میکروگراویتی شبیه سازی اعمال می شود. با استفاده از این روش می توان محیط هایی با سطح جاذبه پائین و یا بالا ایجاد نمود و تاثیر میدان مغناطیسی و میکروگراویتی را روی نمونه های زیستی بررسی نمود. این تکنیک دارای مزایای بسیاری در مقایسه با روش های دیگر برای دستیابی به میکروگراویتی است که از جمله آن زمان نامحدود آزمایش و دستیابی سریع به میکروگراویتی است. همچنین با تغییر شدت میدان، امکان شبیه سازی جاذبه در سطح ماه یا مریخ فراهم می شود. در این پژوهش، انواع مختلف شناوری مغناطیس با استفاده از میدان الکترومغناطیس و آهن ربا و چالش های طراحی آزمایشات زیستی بررسی خواهد شد. همچنین به بررسی پاسخ های ژنی و پروتئومیکی تحت شناوری مغناطیسی و مکانیسم رشد سلولی از طریق فازهای مختلف چرخه سلولی پرداخته خواهد شد.
کلیدواژگان: میکروگراویتی شبیه سازی شده، شناوری مغناطیسی، سلول گیاهی، مگنتوفورز، بیان ژن -
صفحات 134-152در این مقاله مسیر بهینه برای فرود نرم ماه نشین روی سطح کره ی ماه طراحی می گردد. طراحی مسیر در قالب یک مسئله بهینه سازی برای دستیابی به تابع کنترلی بهینه برای وسیله تعریف می شود. مقدار تراست وسیله ثابت و زاویه تراست به عنوان متغیر کنترلی در نظر گرفته می شود. تابع هدف در این مسئله کمینه کردن سوخت مصرفی و زمان فرود می باشد که کمینه شدن سوخت مصرفی به معنی بیشینه شدن ظرفیت جرمی بار محموله فضایی نیز می باشد. قیود سرعتی مربوط به نرم بودن فرود وسیله نیز به شکل یک تابع هزینه در تابع هدف لحاظ می شود. در یافتن تابع کنترل کننده بهینه، با توجه به ساختارنایافته و بی کران بودن فضای جست وجو، از الگوریتم فرااکتشافی جدیدی تحت عنوان الگوریتم برنامه ریزی ازدحام ذرات بهره گرفته می شود. این الگوریتم بر پایه الگوریتم بهینه سازی ازحام ذرات بوده و در بهینه سازی هم زمان و یکپارچه ساختار تابع و ثوابت عددی عملکرد مطلوبی دارد. طراحی کنترل کننده در دو حالت حلقه باز وابسته به زمان و حلقه بسته ی مستقل زمانی، صورت گرفت و در هر دو الگوریتم به شکل مطلوبی توانست پاسخ بهینه را برای تابع کنترل کننده بیابد. نتایج عددی حاصل تطابق بسیار بالای تابع کنترل کننده را با پاسخ روش هم نشانی مستقیم، نشان داد. نهایتا به منظور واقعی سازی بیشتر شبیه سازی، شرایط اغتشاشی برای نیروی تراست ماه نشین اعمال شد و نتایج حاصله برتری کنترل کننده حلقه بسته ی مستقل زمانی را اثبات کرد.کلیدواژگان: کنترل بهینه، هوش ازدحامی، فرود نرم، طراحی مسیر، برنامه ریزی ازدحام ذرات
-
Pages 1-13This article investigates the enhancement of the control performance of flexible spacecraft by addressing actuator faults, input saturations, and internal and external disturbances (including flexible solar panel vibrations) during attitude maneuvers. First, the proposed disturbance observer, which can estimate the angular velocity and lumped disturbances of the system, is developed. Hereinafter, a fault-tolerant control algorithm is proposed using an integral sliding mode with adaptive gain to accurately estimate the upper bound of actuator faults with input saturation considering the rigid-flexible body interaction effects. On the other hand, fault-tolerant control, which proposes adaptive gain in the structure of the sliding surface, has the potential to eliminate the undesirable phenomenon of chatter in the system. The global stability of the nonlinear system is proven using Lyapunov theory. Additionally, during the attitude maneuver, active vibration control, also referred to as strain rate feedback control, using piezoelectric sensor/actuator patches is simultaneously implemented to reduce residual vibrations caused by rigid-flexible body dynamic interactions and the effect of actuator faults. The simulations in the form of a comparative study with conventional approaches show the validity and capability of the proposed approach in reducing the effect of external and internal disturbances for flexible spacecraft with actuator faults.Keywords: Fault Tolerant Control, Integral Sliding Mode Control, Active Vibration Control, Disturbance Observer, Input Saturation
-
Pages 14-23In this paper, using a developed software, the combustion process inside the cryogenic engine is simulated one-dimensionally and using the equilibrium solution. The propellants are kerosene_LOx. In this regard, models for combustion and nozzle analysis have been used. By using this software, initially, the behavior of the cryogenic motor at the design point is simulated. Then the sensitivity analysis has been done on the film cooling flow percentage. The results of the analysis at the design point show the accuracy of the engine performance. The results of the sensitivity analysis show that the temperature of the combustion chamber has an increasing-decreasing behavior based on the percentage of flow rate, because the fuel-to-air ratio of the combustion chamber approaches the stoichiometric number for some flow rates and then falls away, but the molar mass of the gases has changed and as a result of the impact The specific and characteristic speed of the behavior has a decreasing behavior in terms of the increase in flow rate, so that increasing the cooling percentage up to 20% reduces the specific impact by 7 seconds.Keywords: Cryogenic Engine, One-Dimensional Analysis, Film Cooling
-
Pages 24-36In this research, firstly, the importance of accurate calculation of satellite speed losses and the factors affecting them were discussed. The input data of 15 satellite launchers built by different countries around the world with variations in the number of stages, orbital height and payload mass were collected and by means of accurate path simulation software, their optimal turn angle program was extracted as well as speed losses due to earth's gravity, propulsion and the drag is calculated and presented. In the following, by using the non-linear regression method, three analytical relations with acceptable error have been extracted and introduced to estimate speed losses, which can replace the use of route simulation code in the conceptual design phase of carriers. These relationships have been evaluated by the information of two satellites outside the statistical data used in the regression, including Safir and Epsilon, and the accuracy of the algorithm has been confirmed with a maximum error of 12% and an average error of less than 6%.Keywords: Launch Vehicle Design, Non-Linear Regression, Velocity Losses, Launch Vehicle Path Simulation
-
Pages 37-48Studying the parameters that influence additive manufacturing and determining the optimal conditions for part production is a complex challenge. Research is actively focused on understanding how process conditions affect the evolution of microstructure and the resulting mechanical properties of fabricated components. A study was conducted to investigate the effect of selective laser melting additive manufacturing process parameters on the mechanical properties of Maraging 300 steel samples. The mechanical properties were determined using 2D digital image correlation on flat tensile samples (in accordance with the ASTM E8 standard). Laser scanning speed (70, 100 mm/s), hatch distance (100, 150, 200 μm), and layer thickness (20, 40 μm) were evaluated for their effects on mechanical properties. The desired mechanical properties were extracted using the digital image correlation test, a non-contact optical method for measuring mechanical properties. According to the results of the study, the laser scanning speed significantly influences the mechanical properties of samples more than other additive manufacturing parameters according to the relationship between the selected parameters and the laser energy density and their effect on the molten pool. Based on the results, the optimal sample is made with a scanning speed of 70 mm/s, a hatch distance of 200 μm, and a layer thickness of 20 μm. This sample has a yield strength of 1785 MPa, an ultimate strength of 1816 MPa, an elongation of 17.4%, and a Poisson ratio of 0.34.Keywords: Digital Imaging Correlation, Additive Manufacturing, Maraging Steel, Selective Laser Melting
-
Pages 49-62The purpose of image registration is to align two or more images taken from the same scene at different times and/or from different perspectives and/or using different devices. In recent years, with the continuous improvement of human ability to observe the earth, the accuracy and quality of remote sensing images have increased. Therefore, the need for new image registration models that can perform high calculations of these images and also have good accuracy is observed. In this thesis, we have used a new method to solve these problems. The proposed solution includes the use of regions of interest in order to reduce the search area and increase the accuracy. For this purpose, first, the areas that are the same between two images are identified, and then, the image is registered according to the similar areas. To find the region of interest, a deep transformer neural network model is used. The proposed deep neural network of the transformer includes several layers of inner-attention and cross-attention, which has the task of learning the importance of different positions within an image and between two images. The proposed model is a self-supervised method that generate training data using the segment swapping. The training data was collected from Google Earth images and annotated by us. After training the model and obtaining the similar regions, we use the common SIFT model to obtain the image registration. For testing, we have used Sentinel-2 aerial images. To quantitatively evaluate the result, we use the root mean square error. Quantitative and qualitative results show a significant performance gap in cost and accuracy, compared to conventional methods of capturing aerial images.Keywords: Remote Sensing, Image Registration, Region Of Interest, Transformer Deep Neural Network
-
Pages 63-80The studied society is the policy documents related to the aerospace field by the policy-making organizations of different countries in all parts of the world. In total, 21 documents from 13 countries have been reviewed in order to deduce the trends and core issues of the space industry. By analyzing the full text of the documents, which was more than 1200 pages, 229 codes were extracted by separating each unit of analysis and were used as input data sets in thematic analysis. The scope of the research is England, China, the United States of America, India, France, Sweden, South Africa, the Netherlands, Brazil, the European Union region, the United Arab Emirates, the Philippines, and Australia. Descriptive analysis method and MAXQDA software were used to interpret and analyze the data.Surveys show that different countries have written strategic documents in order to draw visions, goals and technology roadmaps in order to keep up with the drivers of the development of the space industry. These documents provide valuable insight into the priorities, investments, and collaborative efforts that are shaping the future direction of the space industry. The analysis of these strategic documents can lead to the understanding of scientific and technological trends in the space industry. The content analysis of the documents has led to the identification of 20 technological areas in 5 core areas, autonomous space, advanced space systems, complex space operations, space sustainability and space digitization.The identification of 20 key technology areas in five general axes shows the multifaceted nature of the space industry and emphasizes the strategic priorities of different countries around the world. The analysis of the strategic documents of different countries shows that there are many opportunities and challenges for both newcomers and veteran actors with the expansion of the space market in the coming years. The analyzes performed are an important decision-making tool in technology planning and technology strategy formulation, it is of great importance in terms of determining the direction and priorities in the development of the space industry and can help to formulate effective strategies and plans in the future.Keywords: Technological Trends, Theme Analysis, Space Industry, Strategic Policy Plans
-
Pages 81-90
Phase orbital maneuvers with the goal of rendezvous are a series of orbital adjustments made by a spacecraft to align its orbit with another object, such as another spacecraft or space station. These maneuvers usually involve adjusting the speed and trajectory of the spacecraft to gradually decrease the distance and match the target orbit at a certain time. If the orbital phase adjustment is without regard to specific time (non-orbital rendezvous), the problem is greatly simplified, but in the case of specific time (phase change in a specific period of time), the problem becomes complicated and can be analyzed by two objectives including, fuel consumption and elapsed time. In this research, the influence of the location of performing the phase change maneuver in a circular orbit has been investigated by various true anomalies. Based on the results, from 0 to 10 degree true anomaly, the duration of the maneuver increases with a very large slope, and after that, the duration of the maneuver decreases until the anomaly of 270 degrees.
Keywords: Orbital Maneuver, Orbital Rendezvous, Phase Change Maneuver, Orbit Adjustment -
Pages 91-104
In the depths of space, inherent challenges arising from long distances and harsh environmental conditions require advanced technologies to overcome these obstacles and enhance space communications. This paper presents an innovative method for designing reflector antennas using the deployable mesh reflector mechanism, which operates in the X and Ka bands. By leveraging the advantages of a dynamic network structure, this approach provides unparalleled flexibility in adapting to various dimensions of space structures. The proposed mesh reflector antenna is collapsible in three-dimensional space (3U), significantly easing its transportation. After releasing of satellite into orbit and by utilizing the specified mechanisms, the antenna expands up to 1 meter, thereby offering a broader coverage area for information exchange. Precise dynamic analyses demonstrate that the designed mechanism, without the use of stepper motors and with the incorporation of dampers and springs, enables controlled antenna deployment with suitable speed and torque. This, in turn, minimizes vibrations and disturbances to the satellite, enhancing stability during operations. The innovative method holds significant potential for improving the quality and efficiency of information transmission in deep space and can substantially contribute to advancements in space technology. Its applications span a wide range of space domains, including communication satellites, navigation, and remote sensing, heralding remarkable developments in this field
Keywords: Mechanism, Deployable, Cubesat, Reflector Antennas, Collapsible -
Pages 105-113The position of the cathode concerning the magnetic field map inside the discharge channel affects the performance and lifetime of the Hall effect thruster. The neutralizer cathode has two important functions in the Hall effect thruster. Almost %18 cathode electrons enter the discharge channel of the Hall thruster and provide the necessary electrons for ionization. The rest of the electrons neutralize the ions coming out from the thruster and the spacecraft remains neutral regarding electric charge. In this article, the map of the magnetic field and separatrix lines inside the thruster are simulated with FEMM software. According to the position of the magnetic field separatrix lines, the neutralizer cathode is placed in three different positions, and the Hall effect thruster performance is simulated using the XOOPIC code and the PIC-MCC method. Shifting the position of the cathode relative to the magnetic field lines and the field separatrix line, significant changes were observed in the parameters of the cathode voltage, the thrust force, and the thruster's specific impact, which improves the thruster's performance. The results of this research show that the performance parameters of the thruster are optimized due to increasing the lifetime of the cathode when the cathode is placed between the first and second separatrix lines.Keywords: Hall Effect Thruster, Cathode Position, Magnetic Field, Performance Parameters
-
Pages 114-126Seed germination and seedling establishment are considered an essential growth stage and the first stage of plant adaptation in extraterrestrial environments. This project aimed to investigate the rocket launch-induced stress and the space conditions during a short-term space flight on the seed germination indicators and its components for the seeds of two plant species. The dry seeds were placed in a pre-designed metal structure and embedded in the Kavus bio-space capsule. The dry seeds were embedded in a pre-designed metal structure inside the Kavus bio-space capsule. After the successful launch and recovery of the capsule, relevant tests were performed on the seeds. The results were completely different depending on the chosen species. Quinoa seeds showed a positive response to the conditions of launch stress in the form of increased germination indices and radicle length. Eruca seeds showed a completely negative reaction to the stressful conditions of the launch and the space environment, which showed that this decrease reduced the germination index and its related Obviously, collecting sufficient evidence on the subject to prove the results of the present study requires designing more experiments on the seeds of these two species in future launches in Iran.Keywords: ' Seed ', ' Bio-Capsule ', ' Kavus ', ' Plant ', ' Germination ', ' Space '.'
-
Pages 127-134
Studying the microgravity effect on biological samples requires biological experiments using flight facilities such as space shuttle, biological satellites, and the International Space Station, but biological studies in space are expensive and rare, and requires simulation techniques on the ground. Therefore, ground facilities such as two-dimensional clinostat, random position machine, and magnetic levitation are used to create simulated microgravity. The biological sample is suspended under a high gradient magnetic field and simulated microgravity is applied. Using this method, environments with low or high gravity can be created and the effect of magnetic field and microgravity can be investigated on biological samples. This technique has many advantages compared to other methods for achieving microgravity, including unlimited testing time and fast achievement of microgravity. Also, by changing the intensity of magnetic field, it is possible to simulate gravity on the surface of the moon or Mars. In this research, different types of magnetic levitation using electromagnetic field and magnet and the challenges of designing biological experiments will be investigated. Also, the gene and proteomic responses under magnetic levitation and the mechanism of cell growth through different phases of the cell cycle will be studied.
Keywords: Simulated Microgravity, Magnetic Levitation, Plant Cell, Magnetophoresis, Gene Expression -
Pages 134-152In this article, the optimal path for the soft landing on the lunar surface is generated. Path planning is defined as an optimization problem that aims to achieve the optimal control function for the spacecraft. The thrust value of the device is fixed and the thrust angle is considered as a control variable. The objective function is to minimize the landing time and actually maximize the mass of the device at the moment of landing. The speed constraints related to the soft landing of the vehicle are also included in the objective function in the form of a cost function. Due to the unstructured and infinite search space, a new meta-heuristic algorithm called Particle Swarm Programming is used to find the optimal controller function. This algorithm is based on the Particle Swarm Optimization algorithm and has a favorable performance in the simultaneous optimization of the structure and parameters. The design of the controller was done in two types: open-loop, time-dependent, and closed-loop, time-independent, and in both types, it was able to find the optimal solution for the controller function. The resulting numerical results show a very high agreement of the controller function with the response of other optimization methods. Finally, to make the simulation more realistic, the turbulence conditions are applied to the spacecraft thrust force and the results prove the superiority of the closed-loop, time-independent controller.Keywords: Optimal Control, Path Planning, Swarm Intelligence, Particle Swarm Programing