فهرست مطالب

علوم و فناوری فضایی - سال شانزدهم شماره 2 (پیاپی 56، تابستان 1402)

نشریه علوم و فناوری فضایی
سال شانزدهم شماره 2 (پیاپی 56، تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/16
  • تعداد عناوین: 7
|
  • حسین مهدوی مقدم*، وحید رحیمی گورادل صفحات 1-17
    هر موشکی دارای بخش محموله و بخش موتور می باشد. در مسیر حرکت موشک زمانی وجود دارد که ماموریت بخش موتور پایان یافته و از آن پس موتور نقش موثری نخواهد داشت و به عنوان وزن اضافی و به تبع آن کاهش برد و یا عواملی در جهت ره گیری آسان سرجنگی توسط عوامل دشمن خواهد بود. در چنین وضعیتی پس از اتمام ماموریت موتور، از مکانیزم جدایش مراحل و جدایش سر از بدنه استفاده می شود. یکی از روش های جدایش استفاده از روش سیستم قطع تراست می باشد. در این مقاله با بررسی های انجام شده بر روی سیستم قطع تراست و ارایه روابط ریاضی، افت فشار و تراست معکوس ایجاد شده در محفظه بعد از باز شدن دریچه های تراست معکوس پیش بینی شده است. همچنین از جدایش نوع سرد و سیستم قطع تراست استفاده شده و افت فشار محفظه احتراق شبیه سازی شده است. سپس تاثیر عوامل مهم و تاثیرگذار بر روی سیستم قطع تراست مورد بررسی قرار گرفته شده است.
    کلیدواژگان: تراست معکوس، جدایش نوع سرد، قطع تراست، افت فشار محفظه
  • سارا شوریان، سید امیرحسین فقهی، حمید جعفری*، رضا امجدی فرد صفحات 19-26
    حفاظت فضانوردان و قطعات الکترونیکی موجود در ماهواره ها و فضاپیماها در برابر پرتوهای فضایی یکی از مهم ترین الزامات اولیه در ماموریت های فضایی می باشد. در این کار با محاسبه دز ناشی از پرتوهای فضایی بر بدن انسان و قطعه سیلیکونی با استفاده از کد مونت کارلوی MCNPX به ارزیابی تاثیر سه ماده آلومینیوم، بعنوان رایج ترین ماده، پلی اتیلن و یک ساختار graded-z در حفاظ سازی پرتوهای فضایی پرداخته شده است. دز ناشی پرتوهای فضایی پس از اعمال حفاظ هایی از آلومینیوم، ساختار graded-z و پلی اتیلن محاسبه شده است. نتایج نشان داد با استفاده از پلی اتیلن و حدود %4/4 افزایش وزن نسبت به حفاظ آلومینیومی، می توان دز ناشی از فوتون را بیش از %50 در بدن انسان و %30 در قطعات سیلیکونی، و دز ناشی از پروتون ها را تا حدود %30 هم برای فضانوردان و هم قطعات الکترونیکی کاهش داد. حفاظ graded-z در تضعیف دز ناشی از فوتون ها بسیار عالی عمل کرده اما در تضعیف دز ناشی از پروتون ها ناکارآمد ظاهر شد.
    کلیدواژگان: آسیب بیولوژیکی، تابش فضایی، MCNPX، حفاظ سازی، ساختار graded-z
  • پدرام حاجی پور*، رقیه کریم زاده بائی، هومن ضرابی، رقیه دوست، لیلا محمدی صفحات 27-42

    با توجه به مشخصات فنی نسل های آینده مخابرات (نسل پنجم و بعد ازآن) که می بایست سرویس های نوین با نرخ داده بسیار بالارا در حداقل زمان و یک پوشش گسترده ارایه نماید و همچنین افزایش تصاعدی ترافیک، بکارگیری شبکه های ترکیبی فضایی- هوایی- زمینی امری ضروری است. باید توجه داشت که مدیریت این نوع شبکه های ترکیبی، دارای چالش هایی اساسی در ارایه چنین سرویس هایی می‎باشند. این درحالی است که مدیریت هوشمند منابع در شبکه های ترکیبی مبتنی بر ماهواره، منجر به افزایش ظرفیت و بهبود کیفیت ارایه سرویس خواهد شد. به همین منظور در این مقاله به بررسی جامع بکارگیری هوش مصنوعی در حوزه ارتباطات ماهواره ای پرداخته خواهد شد. در حوزه افزایش هوشمند ظرفیت، عوامل مختلفی مانند نحوه پیکربندی شبکه، نحوه تخصیص منابع از قبیل طیف، انرژی و توان با ملاحظه مدیریت هوشمند تداخل مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نهایتا در حوزه بهبود کیفیت سرویس عواملی مانند نحوه مدل سازی و پیش بینی هوشمند ترافیک و همچنین نحوه مقابله با شرایط مخرب محیطی ارایه خواهد شد.

    کلیدواژگان: ماهواره، مدیریت هوشمند، ظرفیت، کیفیت سرویس، شبکه های ترکیبی
  • غلامرضا رئیس علی، معصومه سلیمانی نیا*، امیر مصلحی صفحات 43-54
    در این پژوهش، حجم حساس و بار بحرانی یک حافظه SRAM با تکنولوژی 65 نانومتری CMOS، به عنوان دو کمیت مهم در محاسبات ترابرد پرتو در رخداد به هم ریختگی تک حادثه ای (SEU) که رایج ترین رخداد در تحقیقات فضایی محسوب می شود، تعیین شد. بدین منظور، ابتدا یک سلول حافظه متشکل از ترانزیستورهای NMOS و PMOS با استفاده از نرم افزار Silvaco TCAD شبیه سازی شد. برای تعیین دو کمیت مذکور، پرتو با مقادیر مختلف از انتقال خطی انرژی (LET) به نواحی گوناگون ترانزیستورها تابانده شد و ولتاژ خروجی مورد بررسی قرار گرفت. بار بحرانی به عنوان کمترین بار لازم برای تغییر وضعیت منطقی سلول، با انتگرال گیری از جریان درین در لحظه تغییر وضعیت ولتاژ خروجی حاصل شد. برای تعیین حجم حساس نیز کمینه LET که در هر نقطه منجر به تغییر در وضعیت منطقی خروجی ها می شود، معیاری از حساسیت در نظر گرفته شد. نتایج ضمن تطابق با مراجع، مقادیر حجم حساس و بار بحرانی را به ترتیب µm3 054/0 و fC 48/1 نشان دادند.
    کلیدواژگان: حجم حساس، بار بحرانی، حافظه نانومتری SRAM، انتقال خطی انرژی، SEU، Silvaco TCAD
  • سجاد داوری، حدیثه کریمایی*، محمدرضا سلیمی، حسن ناصح صفحات 55-61

    در این مقاله بستر کاتالیستی یک عملگر تک‏مولفهای هیدرازینی 10 نیوتنی طراحی میشود. بستر کاتالیستی مورد مطالعه شامل گرانولهای پوشیده شده با فلز فعال ایریدیم میباشد که برای تجزیه هیدرازین در عملگرهای تک‎مولفهای مورد استفاده قرار میگیرد. هیدرازین بایستی در محفظه کاتالیستی تقریبا به صورت کامل تجزیه شود چرا که این سوخت شیمیایی سرطانزا می‎باشد و از طرف دیگر دستیابی به ببشینه نیروی پیشران عملگر نیز یک هدف مهم می‏باشد. به همین منظور تغییرات طول محفظه کاتالیستی برکسر جرمی گونه های شیمیایی از جمله هیدرازین، آمونیاک، نیتروژن و اکسیژن مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین پس از تعیین طول بهینه محفظه کاتالیستی، قطر گلوگاه نازل متناظر با همان طول نیز تعیین گردید.

    کلیدواژگان: محفظه کاتالیستی، هیدرازین، عملگر تک مولفه ای، ایریدیم، نازل
  • محمد نوابی*، مجتبی صالحی صفحات 63-77
    در یک سامانه هوافضایی، کنترل وضعیت یکی از زیرسیستم های اساسی به شمار می رود. در این زیرسیستم، تخمین وضعیت کنونی، برای کنترل وضعیت بسیار حایز اهمیت بوده که این مهم با توجه به سنسورهای وضعیت حاصل می گردد. امروزه تحقیقات گسترده ای برای کاهش هزینه در سامانه های تخمین وضعیت برای کاربردهایی مانند پرنده بدون سرنشین، پلتفرم شبیه ساز وضعیت ماهواره و غیره در حال انجام است. برای این منظور سنسورهای تولید شده بر اساس تکنولوژی میکروالکترومکانیکی به دلیل ابعاد کوچک و مصرف انرژی پایین بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این مدل از سنسورها با وجود مزایای بسیار، دارای نویز و اختلالات مختلفی هستند که برای دریافت خروجی قابل قبول، نیازمند اعمال الگوریتم های ترکیب و تخمین داده می باشند. در این پژوهش برای تعیین وضعیت پلتفرم شبیه ساز، الگوریتم های ترکیب داده شامل فیلتر مکمل، فیلتر کالمن و فیلتر کالمن تعمیم یافته بر روی سنسور ارزان قیمت پیاده سازی شده است. روش های تخمین مذکور روی پلتفرم پیاده سازی شده و با تعیین پارامتر های تاثیرگذار در الگوریتم های تخمین دقت مطلوب و قابل رقابت با سنسورهای صنعتی و گران قیمت حاصل شده است
    کلیدواژگان: تخمین وضعیت، سنسور ارزان قیمت، الگوریتم های ترکیب داده، فیلتر کالمن، فیلتر مکمل، فیلتر کالمن تعمیم یافته، شبیه ساز تست وضعیت
  • مسعود خوش سیما، مهران شهریاری*، سجاد غضنفری نیا، شیوا امامی، یاسر صفار تلوری صفحات 79-91
    به منظور شبیه سازی حرارتی از نرم افزار ترمال دسکتاپ استفاده شده است. نتایج نشان می دهد طراحی حرارتی باعث شده است که محموله لیدار در شرایط سرد مداری افزایش دمای حدود 38 درجه سانتیگراد را ثبت نماید. همچنین بازه نوسانات دمایی قبل از اعمال طراحی حرارتی در حالت سرد تغییرات دمایی در یک مدار حدود 14 درجه و بعد از طراحی این نوسانات به حدود 5 درجه کاهش یافته است. در شرایط گرم مداری نیز شرایط دمایی بعد از طراحی بسیار بهبود یافته و ماکزیمم دمای عملکردی حدود 27 درجه و متوسط دمایی نیز حدود 22 درجه کاهش یافته است ضمن اینکه نوسانات دمایی نیز 21 درجه کاهش یافته است. افزایش دمایی قابل توجهی در مورد گیرنده بعد از اعمال طراحی حرارتی در شرایط سرد اتفاق افتاده است که البته همچنان در محدوده مجاز قرار گرفته است. این درحالی است که در شرایط گرم بعد از اعمال طراحی حرارتی تغییر زیادی در دمای گیرنده روی نداده است. در مورد بازتابنده شرایط کاملا متفاوت است به نحوی که حداقل دما در شرایط سرد 42 درجه افزایش و حداکثر دما در شرایط گرم 7 درجه کاهش داشته است. ضمن اینکه تغییرات دمایی نیز در هر دو حالت یکنواخت تر شده است.
    کلیدواژگان: لیدار، محموله، ماهواره سنجشی، کنترل حرارت، شبیه سازی عددی
|
  • Hossein Mahdavy-Moghaddam *, Vahid Rahimi Goradel Pages 1-17
    Each missile has a payload section and an engine section. In the path of the missile, there is a time when the mission of the engine section is over and after that the engine will not play an effective role and will be as extra weight and consequently reduced range or factor for easy detection of the warhead by enemy agents. In such a situation, after completing the engine mission, the mechanism of separating the steps and separating the head from the body is used. One of the separation methods is to use the thrust termination system method. In this paper, with the studies performed on the thrust termination system and the presentation of mathematical relations, the pressure drop and inverse thrust created in the chamber after opening the reverse thrust valves are predicted. Also, cold type separation and thrust termination system were used and the combustion chamber pressure drop is simulated. Then, the effect of important and influential factors on the thrust termination system has been investigated.
    Keywords: Reverse thrust, Cold type separation, Thrust termination system, Chamber pressure drop
  • Sarah Shoorian, S. Amir Hosein Feghhi, Hamid Jafari *, Reza Amjadifard Pages 19-26
    Protection of astronauts and electronic components in satellites and spacecraft against space rays is one of the most important primary requirements in space missions. In this work, the effect of three materials, aluminum, as the most common material, polyethylene and a graded-z structure, in the protection of space radiations has been evaluated. The calculations of the dose caused by these radiations on the human body and a silicon piece have been carried out by MCNPX Monte Carlo code,. The dose caused by cosmic rays has been calculated after applying shields of aluminum, graded-z structure and polyethylene. The results showed that by using polyethylene and about 4.4% increase in weight compared to the aluminum shield, it is possible to reduce the dose caused by photons by more than 50% in the human body and 30% in silicon parts, and the dose caused by protons by about 30%. It cut both for astronauts and electronic components. Graded-z shielding performed very well in the dose attenuation caused by photons, but appeared ineffective in the dose attenuation caused by protons.
    Keywords: biological damage, Space Radiation, MCNPX, Protection, graded-z structure
  • Pedram Hajipour *, Roghieh Karimzadeh Baee, Houman Zarrabi, Roghieh Doost, Leila Mohammadi Pages 27-42

    According to the technical specifications of the future generations of telecommunication (the fifth generation and later), which should provide new services with very high data rates in the minimum time and a wide coverage, as well as the exponential increase in traffic, the use of combined space-air networks Land is essential. It should be noted that the management of this type of combined networks has major challenges in providing such services. Meanwhile, the intelligent management of resources in satellite-based hybrid networks will lead to increased capacity and improved service quality. For this purpose, in this article, a comprehensive review of the use of artificial intelligence in the field of satellite communications will be discussed. In the field of intelligent increase of capacity, various factors such as how to configure the network, how to allocate resources such as spectrum, energy and power will be investigated with consideration of intelligent interference management. Finally, in the field of service quality improvement, factors such as how to model and intelligently predict traffic, as well as how to deal with harmful environmental conditions, will be presented.

    Keywords: satellite, Intelligent management, Capacity, Service Quality, hybrid networks
  • Gholamreza Raisali, Masume Soleimaninia *, Amir Moslehi Pages 43-54
    In this paper, the sensitive volume and critical charge of a 65-nm CMOS SRAM as two important quantities in Single Event Upset (SEU) calculations have been determined. SEU is the most common event in space investigations. To this purpose, a memory cell which is consisted of NMOS and PMOS was simulated using Silvaco TCAD tool. Then, the variations in output voltages were studied after striking incident particles with different values of Linear Energy Transfer (LET) at different regions of the transistors. The Qcritical was obtained by integrating the output current when the output voltages were inverted. To determine the sensitive volume, the minimum amount of LET in which the output logic state of the memory cell flips, was considered as a criteria of sensitivity. The results showed the value of 0.054 µm3 and 1.48 fC for sensitive volume and critical charge, respectively which are in good agreement with the references.
    Keywords: Sensitive volume, Critical Charge, nanometer SRAM, Linear Energy Transfer (LET), Single Event Upset (SEU), Silvaco TCAD
  • Sajjad Davari, Hadiseh Karimaei *, Mohammad Reza Salimi, Hassan Naseh Pages 55-61

    In this paper, the catalyst bed of a 10 N hydrazine monopropellant thruster was designed. The catalyst bed is including iridium granules, which is used to decompose the hydrazine in monopropellant thruster. Hydrazine must be decomposed almost completely in the catalytic chamber, because it is a carcinogenic chemical fuel and on the other hand, achieving the maximum power from the thruster is also an important goal. As a result, the effect of change in catalytic chamber length on the mass fraction of chemical species including hydrazine, ammonia, nitrogen, and oxygen was studied. Also, after determining the length of the catalytic chamber, the diameter of the nozzle throat corresponding to the same length was determined.

    Keywords: Catalytic chamber, Hydrazine, Monopropellant thruster, Iridium, Nozzle
  • M. Navabi *, Mojtaba Salehi Pages 63-77
    In a flying system, attitude control is one of the essential subsystems. In this subsystem, estimating the current state is very important to control the state, which is achieved by considering the attitude sensors. Comprehensive research is being done today to reduce the cost of Attitude sensors in applications such as drones, satellite simulation platforms, etc. For this purpose, sensors based on Micro-electromechanical Systems have received much attention due to their small size and low energy consumption. This model of sensors, despite its many advantages, has various noises and disturbances that require the application of fusion and estimation algorithms to obtain an acceptable output. In this research, to determine the attitude of the test platform, data fusion algorithms including complementary filter, Kalman filter, and Extended Kalman filter are implemented on a low-cost sensor. The mentioned estimation methods were implemented on the test platform and by determining the effective parameters in the estimation algorithms, the desired accuracy was obtained. The module obtained in these experiments is comparable to more expensive sensors.
    Keywords: attitude estimation, inexpensive Sensors, Kalman Filter, Complementary Filter, Extended Kalman Filter, Attitude Simulator
  • Masoud Khoshsima, Mehran Shahriary *, Sajjad Ghazanfarinia, Shiva Emami, Yaser Saffar Pages 79-91
    The results show that the lidar in cold orbital conditions has a temperature increase of about 38 degrees Celsius due to thermal design. Also, the range of temperature fluctuations before applying thermal design in the cold state of temperature changes in a circuit is about 14 degrees and after designing these fluctuations have been reduced to about 5 degrees. In hot conditions, the temperature conditions have improved a lot after the design and the maximum operating temperature is about 27 degrees the average temperature has decreased by about 22 degrees, while the temperature fluctuations have also decreased by 21 degrees. A significant temperature increase has occurred in the receiver after applying the thermal design in cold conditions, which is still within the allowed range. This is despite the fact that in hot conditions, after applying the thermal design, there was no significant change in the temperature of the receiver. In the case of the reflector, the conditions are completely different, so the minimum temperature in cold conditions has increased by 42 degrees and the maximum temperature has decreased by 7 degrees in hot conditions. In addition, temperature changes have become more uniform in both cases.
    Keywords: LIDAR, payload, Satellite remote sensing, thermal control, numerical simulation