فهرست مطالب

نشریه علوم و فناوری فضایی
سال پانزدهم شماره 4 (پیاپی 54، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/02/23
  • تعداد عناوین: 9
|
  • امیرحسین میرزایی، سید حمید جلالی نائینی*، علی عربیان آرانی صفحات 1-19
    در این مقاله، تحلیل فاصله خطای قانون هدایت صریح مرتبه اول با استفاده از معادلات خطی شده به صورت بی بعد به منظور به دست آوردن منحنی های بی بعد فاصله خطا ارایه می شود. اثر انحراف سمت اولیه، هدف مانوری با شتاب ثابت، محدودیت شتاب رهگیر، خطای اثر رادوم و همچنین سیستم کنترل دوجمله ای مرتبه پنجم در تحلیل حاضر لحاظ شده است. علاوه بر این، بازخورد نرخ زاویه بدنی به رابطه قانون هدایت صریح به عنوان یک روش جبران کلاسیک شناخته شده اثر رادوم، اضافه شده است. این تحلیل برای مقادیر مختلف توان تابع آلفا که به عنوان نرخ کاهش خطای تلاش صفر به ازای ورودی کنترل واحد تعریف می شود، انجام شده است. در حالت خاص، قانون هدایت صریح به ازای تابع آلفا با توان واحد، منجر به استراتژی هدایت بهینه مرتبه اول برای کمینه سازی معیار عملکرد انتگرال مجذور دستور شتاب در کل زمان پرواز می شود. با استفاده از ترسیم نمودارهای بی بعد ریشه مجذور فاصله خطا برحسب ثابت زمانی نرخ چرخش خط دید و ضریب شیب رادوم، علاوه بر تحلیل فاصله خطا، محدوده پایداری به ازای مقادیر مختلف توان تابع آلفا حاصل می شود.
    کلیدواژگان: هدایت پایانی، هدایت صریح، هدایت بهینه، تحلیل فاصله خطا، اثر رادوم
  • علیرضا رجبی*، نورالدین قدیری معصوم، محمدعلی امیری فر، سید رشاد روح الامینی، پوریا میکانیکی، محمد قربی، مجید کامرانی فر صفحات 21-32
    نتایج مطالعه روی رفتار یک رانشگر تک پیشرانه هیدرازینی هنگام استفاده از انژکتورهایی با ابعاد مختلف ارایه می شود. انژکتورهای استفاده شده در این رانشگرها از نوع اریفیس هستند. هرچند الگوی جریان سیال در این انژکتورها ممکن است ساده به نظر برسد، رفتار رانشگر -که ناشی از اندرکنش دینامیک انژکتور با محفظه است- ویژگی های جالب توجهی را نشان می دهد. افت فشار انژکتور، در محدوده مورد مطالعه، تاثیری بر سرعت مشخصه و تاخیر اشتعال نداشت. با این حال زمان پاسخ 90% فشار و نوسان فشار محفظه به شدت تحت اثر افت فشار انژکتور هستند؛ با افزایش افت فشار، زمان پاسخ افزایش می یابد اما نوسان فشار کم می شود. نتایج ارایه شده ثابت می کند که آزمون سرد انژکتور برای ارزیابی و صحه گذاری طراحی آن کافی نبوده و اهمیت تست گرم رانشگر را نشان می دهد. بحث های این مقاله همچنین برای طراحان هر سامانه ای که از اریفیس برای کنترل دبی استفاده می کنند و به دنبال تحلیل رفتار گذرای آن سامانه ها هستند، قابل توجه خواهد بود.
    کلیدواژگان: رانشگر تک پیشرانه هیدرازینی، افت فشار انژکتور، اریفیس، رفتار دینامیک، زمان پاسخ، نوسان فشار
  • سجاد سمیع پور*، علیرضا طلوعی، والادیمیر باتراکف صفحات 33-45
    توسعه صنعت هوافضا مستلزم تلاش دایم برای طراحی و ساخت سازه های سبک تر و کارآمدتر است. سازه های کامپوزیتی شبکه ای، کاربرد نوین و فناورانه از کامپوزیت ها برای کاهش وزن سازه های هوافضایی است. استفاده از روش های کارآمد و پیشرفته مانند بافت دورانی در ساخت سازه های استوانه ای کامپوزیتی شبکه ای مورد نیاز است. در این مقاله یک سازه استوانه ای شبکه ای کامپوزیتی تقویت شده با الیاف کربن بافته شده با کاربرد هوافضایی مورد مطالعه قرار گرفته است. یک روش برای تعیین پارامترهای ساختاری پیش سازه، یک فرآیند جدید برای تولید سازه شبکه ای و همچنین یک روش برای تعیین پارامترهای تکنولوژیکی دستگاه بافت دورانی به منظور تولید پیش سازه توسعه داده شده است. یک سازه نمونه ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته است. مطالعات نرم افزاری و تجربی نمونه های سازه شبکه ای به منظور صحت سنجی روش های تعیین پارامترهای مکانیکی، سازه ای و تکنولوژیکی انجام شده است.
    کلیدواژگان: طراحی اجسام پرنده، آنتن فضایی چتری، سازه های کامپوزیتی هوافضایی، روش بافت دورانی الیاف
  • افشین اسکندری، سید حسن صدیقی* صفحات 47-58

    در این مقاله بهینه سازی و پیاده سازی یک رله مخابراتی ماهواره با کاربرد فاصله سنجی ارایه می شود. برای بهینه سازی عملکرد این رله مخابراتی، یک سامانه فاصله سنجی مطابق با معماری استاندارد DSN در نرم افزار متلب مدلسازی شده است. در این سامانه اثرات غیرخطی میکسر، نویز فاز نوسانگر محلی و عدد نویز سامانه به عنوان متغیرهای مهم طراحی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی تایید می کند که رله طراحی شده الزامات یک سامانه فاصله سنجی براساس استاندارد CCSDS و DSN را اقناع می کند. نتایج سامانه رله پیاده سازی شده نیز تاییدکننده طراحی می باشد. این سامانه رله قابلیت بکارگیری در سامانه های فاصله سنجی ایستگاه زمینی بومی را دارد.

    کلیدواژگان: رله مخابراتی، فاصله سنجی، ماهواره، زیرسیستم هدایت و ناوبری، زیرسیستم ردیابی و دورسنجی
  • نگار مفخم ناصراسلامی*، احمد مومنی راد، سید احمد طباطبایی صفحات 59-73
    امروزه یکی از دغدغه های اصلی کمیته استفاده صلح آمیز از فضای ماورای جو (کوپوس) و زیرکمیته های آن، مساله نظامی گری در حقوق فضا است. کشورهای برتر فضایی همچون ایالات متحده آمریکا، روسیه و چین به دلیل بهره گیری از ادوات نظامی پیشرفته فضایی بر این نگرانی افزوده اند. بنابراین جامعه جهانی باید برای حل این معضل به دنبال راهکارهای مطلوب و عملی بگردد تا از نظامی گری و ایجاد مسابقه تسلیحاتی در فضا جلوگیری به عمل آورد. بر این مبنا مقاله حاضر سعی دارد تا با واکاوی استفاده نظامی از فضا و اسناد حقوقی و تبیین نظام قراردادی و عرفی حاکم بر معاهدات فضا به بررسی ممنوعیت های نظامی حاکم بر فعالیت های فضایی در جهت منع اینگونه فعالیت ها در فضای ماورای جو بپردازد و با بررسی برخی از تسلیحات فضاپایه با کاربرد دوگانه؛ به تحلیلی توصیفی پرداخته و جنبه های ناروای استفاده نظامی از فضا را بیش از پیش آشکار سازد.
    کلیدواژگان: حقوق فضا، مسابقه تسلیحاتی، نظامی سازی فضا، نظام قراردادی و عرفی، تسلیحات فضایی
  • جواد رنجبر، محمد فتحی* صفحات 75-93
    در این مقاله به منظور پوشش مخابراتی یک منطقه جغرافیایی وسیع، استفاده از شبکه ای مخابراتی متشکل از یک ماهواره LEO و یک بالن مقید مجهز به مکانیزم نشانه روی آنتن پیشنهاد گردیده است. شبکه ی مخابراتی پیشنهادی قادر است ضمن ایجاد ارتباط مخابراتی میان کاربران موجود در منطقه، داده های جمع آوری شده را به یک مرکز ماموریت خارج از منطقه ارسال و فرامین مورد نیاز را دریافت نماید. در این کار به منظور کنترل و جهت دهی بیم آنتن ها به سوی اهداف مورد نظر، به طراحی کنترل کننده ی سطح دینامیک تطبیقی (ADCS) پرداخته شده است. تعیین مودهای عملیاتی، طراحی الگوریتم مدیریت مود و همچنین، استخراج مسیرهای مرجع متناسب با مودهای عملیاتی، از دیگر موارد مورد بحث در این مقاله می باشند. در این کار همچنین پایداری کراندار غایی (UUB) سیستم حلقه بسته تضمین شده و عملکرد کنترلی نیز با انجام شبیه سازی مورد مطالعه قرار گرفته است. شبکه مخابراتی و سیستم کنترلی پیشنهادی قادر به ایجاد پوشش مخابراتی ناحیه ای وسیع در مناطق دوردست یا شرایط اورژانسی می باشد.
    کلیدواژگان: مکانیزم نشانه روی آنتن، مدیریت مود، کنترل کننده سطح دینامیک تطبیقی، پایداری UUB
  • وجیهه زرین پور، زهرا حاج ابراهیمی* صفحات 95-101
    مطالعه تاثیر بیوزنی بر سلول های پیش ساز اندوتلیال، هم در فهم تغییرات قلبی در فضانوردان، و هم در استفاده از بیوزنی به عنوان محرکی برای رگزایی به منظور سلول درمانی بیماری های قلبی موثر است. هدف از مطالعه حاضر بررسی اثر بیوزنی بر مارکر رگزایی VEGFR- 2 و CD34 بود. پس از استخراج سلول های پیش ساز از خون محیطی و تایید آن، بیان ژن ها با روش real-time PCR و زنده مانی سلول ها با روش MTT بررسی شد. سلول های استخراج شده از لحاظ شکل و شاخص های سطحی CD31و CD144 پیش ساز اندوتلیال بودند. بیوزنی منجر به افزایش 5/3 برابری ژن VEGFR- 2 پس از 24 ساعت شد. بیان CD34 50٪ پس از 3 ساعت افزایش یافت اما پس از 24 ساعت به سطح کنترل رسید. به نظر می رسد بیوزنی تاثیر مثبت بر بیان مارکرهای رگزایی و تحریک سلول های پیش ساز اندوتلیال دارد و ممکن است بتوان از آن به عنوان محیطی جدید برای تمایز این سلول ها به عروق خونی و سلول درمانی بیماری های قلبی استفاده کرد.
    کلیدواژگان: سلول های پیش ساز اندوتلیال، بیوزنی، مارکر رگزایی
  • مریم صلواتی فر*، نیلوفر مصلایی، علی هاتف سلمانیان صفحات 103-113
    جاذبه نیرویی تاثیر گذار بر جانداران ساکن کره زمین از جمله میکروارگانیسم ها می باشد. باکتری E. coli O157:H7 عوارضی مانند اسهال خونی و سندرم اورمی همولیتیک را در انسان ایجاد نموده و ایمن سازی اصلی ترین راه مبارزه با آن می باشد. زیر واحد B سم شبه شیگا نوع 2 (STX2B) که عامل اتصال سم باکتری به سلول های هدف می باشد، از کاندیدهای واکسن نوترکیب پیشگیری از بیماری است. نظر به افزایش کمی و کیفی بیان برخی پروتیین های نوترکیب در شرایط بی وزنی، میزان بیان پروتیین نوترکیب STX2B در شرایط بی وزنی شبیه سازی شده بر روی دستگاه کلینواستت مورد بررسی قرار گرفت. پس از تایید پروتیین نوترکیب با روش های ایمنولوژیک، بیان آن در شرایط بی وزنی انجام شد و پس از تخلیص پروتیین توسط ستون کروماتوگرافی، مقدار آن مورد سنجش قرار گرفت. نتایج یافت شده نشان دادند که علی رغم کاهش میزان بیان در شرایط بی وزنی که احتمالا به دلیل عدم هوادهی مناسب محیط کشت بوده است، هم چنان پروتیین نوترکیب در شرایط بی وزنی تولید گردید.
    کلیدواژگان: بی وزنی شبیه سازی شده، باکتری E. coli O157:H7، سندرم اورمی همولیتیک، پروتئین نوترکیب STX2B
  • امیرحمزه فرج الهی، رضا فیروزی، محمدرضا سلیمی*، محسن رستمی صفحات 115-130

    در این مقاله، تاثیر شکل هندسی و ایجاد خان درون نازل یک انژکتور سوخت روی عملکرد موتور و آلاینده های ناشی از احتراق با استفاده از نرم افزار فایر بررسی شده است. در این راستا ابتدا افشانه حاصل از انژکتور با هندسه های مختلف نازل شبیه سازی شده است. نتایج عددی حاصل نشان می دهند که ایجاد خان درون نازل منجر به افزایش زاویه مخروطی افشانه و بهبود کیفیت اتمیزاسیون سوخت می گردد. در ادامه، احتراق داخل سیلندر یک موتور همراه با انژکتورهای اصلاح شده شبیه سازی و نتایج با داده های موجود مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که نازل دارای خان نسبت به سایر هندسه ها دارای عملکرد مناسب تری می باشد. به این شکل که مصرف سوخت ویژه نسبت به انژکتور استوانه ای حدود 32 درصد کاهش یافته و همچنین مقادیر توان و گشتاور تولیدی بیشتر از 63 درصد افزایش می یابد. همچنین آلاینده هایی مانند اکسیدهای نیتروژن به مقدار 12 درصد کاهش می یابند.

    کلیدواژگان: هندسه نازل انژکتور، جریان چرخشی، عملکرد موتور، آلاینده ها
|
  • Amirhossein Mirzaei, S. Hamid Jalali Naieni *, Ali Arabian Arani Pages 1-19
    The miss distance analysis of the first-order explicit guidance law (EGL) is carried out using linearized equation of motion in the normalized form in order to obtain normalized miss distance curves. The initial heading error, constant target, acceleration limit, radome refraction error, and fifth-order binomial control system are considered. Moreover, body rate feedback is added to the explicit guidance law as a well-known classical compensation method of the radome effect as in proportional navigation. The analysis is performed for different values of the power of the alpha function, defined as the time decrease rate of the zero-effort miss to unit control input. As a special case, the EGL with unit power gives the first-order optimal guidance strategy for minimizing the integral of the square of the commanded acceleration during the total flight time. For the performance/stability analysis, the rms miss distance versus turning rate time constant and radome slope can be plotted for different values of the power of alpha function.
    Keywords: Terminal Guidance, Explicit guidance, Optimal guidance, Miss Distance Analysis, radome refraction
  • Alireza Rajabi *, Noordin Qadiri Massoom, Mohammadali Amirifar, Seyyed Rashad Rouholamini, Pouria Mikaniki, Mohammad Ghorbi, Majid Kamranifar Pages 21-32
    The effects of injector pressure drop on the performance of a catalytic reactor are studied experimentally. The injectors were simple orifices. Dynamic interactions between the injector and the reactor determine the transient behavior of the system. Results showed that the injector pressure drop affected neither the decomposition reaction efficiency nor the ignition delay time. However, pressure response time increased, and pressure roughness decreased with increasing injector pressure drop. Interestingly, the response time curve had a slope change at a 20% pressure drop. As discussed in the paper, the slope change is a result of cavitation phenomena in high pressure drop. It is concluded that cold injector tests are not enough for injector design validation, and performance tests are necessary tasks.
    Keywords: Injector Pressure Drop, Dynamic behavior, Pressure Response Time, Pressure Roughness, Catalytic Reactor
  • Sadjad Samipour *, Alireza Toloui, Vladimir Batrakoff Pages 33-45
    Development in the aerospace industry is linked to the continuous pursuit of lightweight designs. Open-architecture composite structures are a new and novel use of composites for minimal-weight component design. It is reasonable to use efficient and advanced techniques such as radial braiding in the manufacturing of composite lattice tubular structures. In this article, an aerospace composite lattice tubular structure with a braided reinforcement system is studied. A method is developed to determine the parameters of the preform reinforcement. A new process has been created for the manufacture of lattice structures with a braided reinforcement system. A methodology has been developed for determining the technological parameters of radial braiding. A sample structure is manufactured and tested. Experimental studies of lattice structure samples were carried out in order to verify the methods for determining mechanical, structural, and technological parameters.
    Keywords: Aircraft Design, Space Umbrella Antenna, aerospace structure, radial braiding
  • Afshin Eskandari, S. Hassan Sedighi * Pages 47-58

    In this paper, Design, optimization, and implementation of a Transparent Pseudo-Noise satellite Ranging relay are presented. CCSDS and DSN standards were studied for requirements of on board hardware for LEO satellites and ground station. To optimize the performance of the relay, a ground station for a two-way ranging system was modeled in MATLAB according to the DSN standard architecture. The effects of non-ideal hardware for the Implementation of an on-board relay were simulated. The simulation results confirmed that the designed transparent relay hardware satisfies the requirements of CCSDS and DSN  ranging standards system and has no detrimental effect on it. Finally, the implemented relay was tested with a Transceiver similar to the ranging Transceiver was confirmed for operation.

    Keywords: Transparent Relay, Pseudo-Noise Satellite, Ranging
  • Negar Mofakham Naser Eslami *, Ahmad Momeni Rad, Seyed Ahmad Tabatabai Pages 59-73
    Today, one of the main concerns of the Committee for the Peaceful Use of Outer Space (COPUOS) and its subcommittees is the issue of militarization in space law. Top space countries such as the United States, Russia and China have added to this concern by using advanced space military equipment. Therefore, the international community must look for desirable and practical solutions to solve this problem in order to prevent militarization and the creation of an arms race in space. Based on this, the present article tries to investigate the military prohibitions governing space activities in order to prohibit such activities in outer space by analyzing the military use of space and legal documents and explaining the conventional and customary system governing space treaties and by examining some dual-use space-based weapons; Conduct a descriptive analysis and reveal more about the negative aspects of the military use of space.
    Keywords: Space law, Arms Race, Space Militarization, Conventional, Customary System, Space Weapons
  • Javad Ranjbar, Mohammad Fathi * Pages 75-93
    In this paper, in order to provide telecommunication coverage for a wide geographical area, the use of a network consisting of an LEO satellite and a Tethered-Balloon equipped with antenna pointing mechanism is proposed. The proposed telecommunication network is able to send the collected data to a mission center outside the covered region and receive the required telecommands, while providing a telecommunication link between the users in the covered region. To control and point the antenna beams towards desired targets, an Adaptive Dynamic Surface Controller is designed. Determining the required operating modes, designing a mode management algorithm and extracting the appropriate reference trajectories for each operating mode are among the discussed issues in this paper. The Uniform Ultimate Boundary (UUB) stability of the closed-loop system is proved and the performance of the control system is studied by simulation. The proposed communication network and control system are able to provide wide telecommunication coverage in remote areas or emergency situations.
    Keywords: Antenna Pointing Mechanism, Mode Management, Adaptive Dynamic Surface Controller, UUB Stability
  • Vajihe Zarrinpour, Zahrs Hajebrahimi * Pages 95-101
    A study of the effect of microgravity on the endothelial progenitor cells is useful both in understanding cardiac changes in astronauts and in using microgravity as angiogenic stimuli. The aim of the present study was to investigate the effect of microgravity on VEGFR-2 and CD34 angiogenesis markers. Following extraction of progenitor cells from peripheral blood and its confirmation, gene expression was assessed by real-time PCR, and cell viability was assessed by MTT assay. The extracted cells were endothelial progenitor cells in terms of shape and surface markers CD31 and CD144. Microgravity increased the VEGFR-2 gene expression by 3.5 times after 24 hours. CD34 expression increased by 50% after 3 h but reached control level after 24 hours. Microgravity appears to have a positive effect on the expression of angiogenic markers and stimulation of endothelial progenitor cells, and it may be used as a new environment to differentiate these cells into blood vessels and to treat heart disease.
    Keywords: endothelial progenitor cells, Microgravity, angiogenesis marker
  • Maryam Salavatifar *, Nilofar Mosallaei, Ali Hatef Salmanian Pages 103-113
    Gravity is an influential force on living organisms on earth, including microorganisms. E. coli O157: H7 causes complications such as bloody diarrhea and hemolytic uremic syndrome in humans and immunization is the main way to fight it. Subunit B of Shiga-like toxin type 2 (STX2B), binding agent of bacterial toxin to target cells, is a candidate for the recombinant vaccine to prevent disease. Due to the quantitative and qualitative increase in the expression of some recombinant proteins under microgravity, the STX2B recombinant protein expression was examined under simulated microgravity conditions on clinostat device. After confirmation of the recombinant by immunological methods, its expression was performed under microgravity and after the protein purification by chromatographic column, its amount was measured. The results showed that despite the decrease in expression under microgravity, which was probably due to lack of proper aeration of the culture medium, recombinant protein was still produced under microgravity condition.
    Keywords: Simulated microgravity, E. coli O157: H7 bacteria, Hemolytic Uremic Syndrome, StxB recombinant protein
  • Amirhamzeh Farajollahi, Reza Firuzi, MohammadReza Salimi *, Mohsen Rostami Pages 115-130

    In this study, the effects of geometry and spiral rifling like guides inside the injection nozzle on the performance of an engine are investigated, using AVL Fire software. To do so, firstly injectors with different nozzle geometries and their resultant spray patterns were simulated. Numerical results of this step show that creation of spiral rifling like guides inside the nozzle increases the spray cone angle and improves fuel atomization quality. In the next step, effects of using forgoing nozzle geometries on sample engine characteristics were studied and the related results compared to those of common cylindrical injectors. Numerical results of this step clearly show the superior performance of nozzles with spiral rifling like guides. In this case, SFC reduces up to 32 percent while the engine power and it's torque rises more than 63 percent. Also the amount of pollutants like NOx reduces 12 percent with respect to common cylindrical nozzles.

    Keywords: injector nozzle geometry, swirly flow, Engine Performance, Pollutants