فهرست مطالب

نشریه علوم و فناوری فضایی
سال شانزدهم شماره 4 (پیاپی 59، زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • ولی الله شاه بهرامی، میلاد عظیمی*، علیرضا علیخانی صفحات 1-13

    در این مقاله الگوریتم کنترل مقاومی تطبیقی مبتنی بر ترکیب قوانین مود لغزشی فراپیچشی و ترمینال غیرتکین برای مانور وضعیت و ارتعاشات فضاپیمای انعطاف پذیر با دینامیک کاملا کوپل صلب-انعطافپذیر توسعه داده شده است. قانون تطبیق توسعه داده شده در وهله اول نیاز به دانش اغتشاشات خارجی و نامعینی ها را حذف کرده، سپس با رویکرد فراپیچشی، قانون کنترلی سوییچینگ ترمینال غیر تکینی با قابلیت تولید فرامین پیوسته کنترلی برای حذف پدیده چترینگ ارایه میدهد. همچنین مسیله تکینگی و دستیابی به همگرایی زمان محدود، با پیاده سازی الگوریتم مود لغزشی ترمینال غیرتکین را مرتفع ساخته است. پایداری کلی و قوام سیستم کنترلی با بکارگیری تیوری لیاپانوف اثبات شده است. یکی از ویژگیهای اساسی الگوریتم کنترل پیشنهادی، جلوگیری از تخمین بیش از حد بهره های کنترلی و همگرایی سریعتر نسبت به الگوریتمهای رایج فراپیچشی و ترمینال غیرتکین به تنهایی میباشد. شبیه سازیها در قالب یک مطالعه مقایسه ای برای مانور با زاویه بزرگ، بیانگر مزیت کنترلر پیشنهادی میباشد.

    کلیدواژگان: ارتعاشات، تطبیقی، فضاپیمای انعطاف پذیر، فراپیچشی، مود لغزشی ترمینال غیرتکین
  • پدرام حاجی پور*، لیلا محمدی، اعظم عیدی، سارا شوریان، ناهید عیدی اسفیانی، سید امیرحسین فقهی صفحات 15-27

    یکی از عوامل آسیب زا برای عملکرد مناسب محموله های مخابراتی، ذرات پر انرژی یونیزان در فضا می‎باشند که استفاده از حفاظ مناسب، از راه کارهای مقابله با آن در نظر گرفته می شود. در طراحی حفاظ عوامل متعددی از جمله نوع قطعه و میزان وزن قابل قبول برای محموله و غیره می بایست مورد توجه قرار گیرند. در سالهای اخیر به منظور کاهش هزینه های ساخت و پرتاب، به کار گیری قطعات غیر فضایی مورد اقبال قرارگرفته است. بنابراین، استفاده از حفاظ با جنس مناسب به گونه ای که علاوه بر مقاومت در برابر تشعشعات، بتواند ملاحظات بودجه وزنی را نیز تامین نماید، از چالش های مهم در این حوزه خواهد بود. در این مقاله، هدف بررسی روش های کاهش بودجه وزنی با ملاحظه آسیب پرتویی دزیونیزان می باشد. در همین راستا، یک ماموریت توسعه فناوری پنج ساله در مدار GEO، پیش بینی شده و نتایج شبیه سازی ها و آزمایش حفاظ از دو جنس آلومینیوم و پلی اتیلن برای بررسی آسیب دز یونیزان، بر حسب بودجه وزنی اولیه و مرجع، ارایه و مقایسه شده است. تحلیل و ارزیابی نتایج آزمایش در بکارگیری از حفاظ پلی اتیلن کاهش 17/21درصدی مابین دو سنجنده تشعشع بیرونی و داخلی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: تشعشعات فضایی، حفاظ های آلومینیوم و پلی اتیلن، دز یونیزان کل، بودجه وزنی، آزمایش تشعشعات فضایی
  • لیلا محمدی*، پروین سجودی، محمد بد، سعید شیخ زاده صفحات 29-40
    با توجه به تنوع جغرافیایی کشور و الزام برای بالا بردن ضرایب اطمینان و نفوذ دسترسی و همچنین به دلیل نیازمندی های خدمات آینده و در نظر گرفتن ملاحظات اقتصادی، استفاده از ارتباطات ماهواره ای امری اجتناب ناپذیر است. در حال حاضر به دلیل نبود ماهواره مخابراتی ملی، ارتباطات ماهواره ای به جایگاه شایسته ای در شبکه ارتباطی کشور دست نیافته است و تنها به برخی کاربردهای محدود از جمله کاربردهای بانکی، نفت و گاز محدود شده است. با در نظر گرفتن توسعه شبکه های پهن باند در کشور، نیاز به انتقال داده های حجیم با نرخ بالا، ایجاد عدالت اجتماعی و افزایش ضریب نفوذ اینترنت و فراهم نمودن دسترسی به خدمات گوناگون و سرانجام همراستا با برنامه های کلان کشور، لازم است توسعه ارتباطات ماهواره ای به صورت جدی مورد توجه و بررسی قرار گیرد. به این منظور در این مقاله در راستای پوشش نیاز های موجود، تحلیلی جامع از شرایط بازار برای خدمات مختلف در کشور صورت گرفته است. از این رو و با استناد به نتایج این مقاله می توان انتظار داشت تا شکاف موجود مابین ارایه خدمات و نیاز به دریافت آن ها به صورت ملموس تری درآید و در نتیجه ضرورت استفاده از ارتباطات ماهواره ای در توسعه شبکه ملی اطلاعات به صورت واضح مشخص گردد.
    کلیدواژگان: شبکه ملی اطلاعات، خدمات ارتباطات ماهواره ای، خدمات پهن باند ماهواره ای، خدمات بکهال ماهواره ای، خدمات دولتی، سازمانی ماهواره ای، خدمات متحرک ماهواره ای، خدمات نظامی ماهواره ای
  • محمد حاجی جعفری*، افشین ولی محمد، مهسا مهدوی صفحات 41-56
    در این پژوهش پاسخ دینامیکی یک ماهواره مکعبی 12واحدی (20×20×30 سانتی متر) در شرایط پرتاب برای سه پیکربندی بررسی شده است. به رغم وجود یک طرح موفق برای این ماهواره، با الزام افزودن یک پایه آداپتور به منظور نصب روی یک آداپتور استاندارد، طراحی سازه ای ماهواره برای سازگاری مودال با پرتابگر اصلاح گردیده که مبتنی بر 3 راهکار: اعمال تغییرات هندسی روی سازه، تغییر گستردگی نقاط برای بهبود قیود اتصال به پرتابگر، و تغییر چیدمانی داخلی اجزای سامانه با رعایت استانداردها و اصول سازگاری و هم نشینی بود. براین پایه، به جز افزودن پایه آداپتور و اندک تغییراتی در صفحات جداکننده، یک تیرک محوری به ماهواره اضافه گردیده که باعث تغییر چیدمانی داخلی از جمله دو نیم شدن تانک سوخت (با کاهش گنجایش 595 سانتی مترمکعب) گردیده است. به رغم افزایش 370 گرمی جرم کل، بسامدهای طبیعی سامانه بدون نیاز به طراحی مجدد به اندازه کافی افزایش یافته و تداخل بسامدی با طیف بسامدی پرتابگر وجود نخواهد داشت.
    کلیدواژگان: تحلیل مودال، اصلاح طراحی، ماهواره مکعبی، سازگاری مودال
  • منا زاهدنمازی، علیرضا طلوعی* صفحات 57-70
    یکی از حسگرهای تعیین وضعیت برای فضاپیما حسگر ستاره است. محاسبه وضعیت توسط حسگر ستاره شامل چندین گام است: پردازش تصویر، شناسایی ستاره، جستجو در پایگاه داده و پیاده سازی الگوریتم تعیین وضعیت. این مقاله به تحلیل و بهبود الگوریتم شناسایی ستاره مبتنی بر تجزیه مقدار تکین می پردازد. به منظور بهبود نتایج شناسایی، اصلاحاتی در الگویتم انجام شده است. همچنین، تحلیل و شبیه سازی به منظور بررسی تاثیر ابعاد میدان دید و تعداد ستارگان مورد استفاده بر نتایج شناسایی و نرخ مجموعه های تکراری در پایگاه داده ارایه شده است. علاوه بر این، شناسایی به عنوان یک فرآیند دو مرحله ای براساس مقادیر و بردارهای تکین درنظرگرفته شده است. نتایج، برتری الگوریتم بهبود یافته در افزایش نرخ شناسایی و کاهش نرخ مجموعه های تکراری در پایگاه داده را نشان می دهد. نرخ شناسایی الگوریتم بهبود یافته در میدان های دید 〖10〗^°×〖10〗^° و 〖12〗^°×〖12〗^°، همواره بالاتر از ٪97 است. شبیه سازی ها براساس کاتالوگ ستاره ای هیپارکوس برای ستارگان روشن تر از قدر 5/6 و با استفاده از نرم افزار متلب انجام شده است.
    کلیدواژگان: حسگر ستاره، الگوریتم شناسایی ستاره، تجزیه مقدار تکین، الگوریتم شناسایی گم شده در فضا
  • حامد بابائی، سید امیر گوهری*، پیمان محمدی صفحات 71-82

    : در این مقاله نوع جدیدی از ساختارهای EBG موسوم به سطوح انتخابی فرکانس (FSS) با قابلیت پیکربندی مجدد بررسی شده است. طرح پیشنهادی، یک فیلتر میان نگذر جدید با هدف کنترل فرکانس مرکزی با قابلیت پیکربندی مجدد مجهز به دیودهای پین (PIN) برای ساختار FSS را در باند فرکانسی C و دربازه فرکانسی 4GHz الی 8GHz با کاربرد فضایی معرفی می کند که در فرکانس مرکزی 4.75GHz، پهنای باند حدود 1GHz را در وضعیت روشن بودن دیود ارایه می دهد. فرکانس مرکزی این فیلتر در وضعیت خاموش بودن دیود به فرکانس 5.23GHz جابجا می شود. در واقع این ساختار قرار است به عنوان نوعی پوشش الکترومغناطیسی برای محموله فضایی در ماهواره های نسل آینده استفاده شود. پس از طراحی و شبیه سازی سلول حاصل، یک مدل مداری نیز برای تایید طراحی و شبیه سازی ارایه شده است. از کاربردهای مهم این ساختارها، استفاده از آن ها در محافظت ماژول های الکترونیکی، محموله ماهواره ها در برابر تشعشعات الکترومغناطیسی، جنگ الکترونیک و کاهش سطح مقطع راداری (RCS) است.

    کلیدواژگان: محموله فضایی، سطوح انتخابگر فرکانسیFSS، ناحیه باند ممنوع الکترومغناظیسی EBG، سطح مقطع راداریRCS، فیلتر میان نگذرRFSS، دیود PIN
  • فاطمه موسوی مهدی آبادی* صفحات 83-89

    پیری بذر فرآیندی است که می تواند منجر به از دست دادن کامل زیست پذیری بذر شود. این فرآیند زمانی اتفاق می افتد که بذرها در معرض ذخیره طولانی مدت یا تیمارهای زوال کنترل شده نظیر خشکی بیش از حد، فقدان اکسیژن، و نوسانات دمایی روی زمین یا فضای خارج از جو قرار بگیرند. تغییرات پروتیومی می تواند در حالت خشک برای بذرها رخ دهد. نوسانات دمایی شدید فضا و به طور ویژه ماه و مریخ، یکی از چالش های مهم پیش رو دانشمندان فضایی جهت انتقال بذر گیاهان و پرورش آن ها در فضای خارج از جو می باشد. در مطالعه حاضر، اثرات نوسانات دمایی شبیه سازی شده فضا بر محتوای کمی و کیفی پروتیین های بذر خشک گوجه فرنگی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج ،13 باند پروتیینی را در محدوده وزن مولکولی 82/91 تا 89/8 کیلودالتون نشان داد. همچنین کاهش دوبرابر و یا بیشتر شدت باندهای پروتیینی با وزن مولکولی بالا در گروه تحت تیمار نسبت به شاهد مشاهده شد. در نهایت انجام روش الکتروفورز دوبعدی و به دنبال آن طیف سنجی جرمی برای وضوح بهتر پروتیین های بذر گوجه فرنگی و تفکیک بهتر آن ها و همچنین شناسایی باندهای پروتیینی ناشناخته در مطالعات آتی پیشنهاد می گردد.

    کلیدواژگان: بذر، نوسانات دمایی، سیکل حرارتی، فضا، فضاپیما، الکتروفورز، پروتئین، زیست پذیری، ماه، مریخ
|
  • Valiollah Shahbahrami, Milad Azimi *, Alireza Alikhani Pages 1-13

    In this paper, a robust adaptive hybrid control approach based on a combination of super-twisting and non-singular terminal sliding mode control (STNSMC) approaches for vibration and attitude control of a flexible spacecraft with fully coupled dynamic is developed. The proposed adaptation law eliminates the need for bounds knowledge of external disturbances and uncertainties. Then an ST-based NSMC generates a continuous control signal to reject the Chattering phenomenon, the non-singular terminal switching control law with the ability to generate continuous control commands to eliminate the chattering phenomenon. Moreover, finite-time convergence is achieved, and the singularity problem has been avoided. The overall stability of the system has been demonstrated using the Lyapunov theory. One of the essential features of the proposed control algorithm is to prevent overestimation of control gains and faster convergence rates comparing to conventional ST and non-singular terminal SMC approaches. The simulations in the form of a comparative study for large-angle maneuver reveal the advantage of the proposed approach.

    Keywords: Adaptive, Chattering, flexible spacecraft, Nonsingular terminal, Sliding mode control, Super-Twisting, vibration
  • Pedram Hajipour *, Leila Mohammadi, Azam Eidi, Sara Shoorian, Nahid Eidi Esfiani, Seyed AmirHossein Feghhi Pages 15-27

    One of the damaging factors for the proper functioning of telecommunication payloads are high energy ionizing particles in space, which the use of proper shield is a way to deal with it. In the design of protection, several factors, such as the type of part and the amount of weight acceptable for the payload.etc.must be taken into consideration. In recent years, in order to reduce the costs of construction and launch, the use of non-space components has been favored.Therefore, the use of shields with the suitable material in with radiation resistance, with respect to the weight budget considerations, will be one of the important challenges .In this paper, the aim is to investigate the methods of reducing the weight budget considering with respect to the radiation damage of ionizing dose. In this regard, a five-year technology development mission in the GEO orbit has been predicted, and the results of simulations and testing of aluminum and polyethylene shielding to check ionizing dose damage, according to the initial and reference weight budget, have been presented and compared. The analysis and evaluation of the test results using polyethylene protection shows a 17.21 percentage reduction between the two external and internal radiation meters.

    Keywords: Space Radiation, Aluminum, polyethylene Shields, Total Ionizing Dose, Weighted budget, Space radiation test
  • Leila Mohammadi *, Parvin Sojoodi, MOHAMMAD BOD, Saeed Sheikhzadeh Pages 29-40
    The national information network is being implemented with the aim of providing the services needed by the people through internal infrastructure and independent of international internet platforms. Considering the geographical diversity of the country and in order to increase the reliability coefficient and access penetration coefficient in the national information network and also due to the needs of future services, it is not possible to rely solely on fiber and the use of satellite communications will be unavoidable. At present, satellite communication has not reached a worthy position in the country's communication network and is limited to some applications such as banking, oil and gas etc. However, due to the development of broadband networks and the increasing need for high-speed data transmission and the increase in data volume, as well as creating social justice and increasing the speed of access, as well as the Internet penetration rate in the country in order to access various services, it is necessary to develop satellite communications to should be taken seriously. In this regard, an analysis of the market of several categories of services in Iran has been done so that the amount of gap in the amount of service provision and the amount of need to receive services can be seen.
    Keywords: national information network, satellite communication services, satellite broadband services, government, organizational satellite services, satellite backhaul services, satellite military services
  • Mohammad Haji Jafari *, Afshin Valimohammad, Mahsa Mahdavi Pages 41-56
    In this research, the dynamic response of a U-12 CubeSat (20x20x30 cm) is investigated for three configurations during the launch conditions. Despite the existence of a successful design for this satellite, adding a mount to install on a standard adapter, the structural design of the satellite has been modified for modal computability with the launcher., which is based on 3 general approaches: to apply geometric changes to the structure, changing the extent of the points to improve the limitations of connecting to the launcher, and rearranging the internal system components regarding the standards and principles of compatibility and proximity. Therefore, more than the addition of the adapter mount and a few changes in the separating plates, a spire has been added to the structure, which has caused a change in the internal arrangement, including the halving of the fuel tank (by reducing the capacity of 595 cubic centimeters). Despite the increase of 370 grams of total mass, the natural frequencies of the system have been increased enough without the need for redesign and there will be no frequency interference with the frequency spectrum of the launcher.
    Keywords: Modal Analysis, Design Modification, CubeSat, Modal Compatibility
  • Mona Zahednamazi, Alireza Toloui * Pages 57-70
    One of the attitude sensors for the spacecraft is the star sensor. The attitude calculation by the star sensor includes several steps: image processing, star identification, database search, and implementation of the attitude determination algorithm. This paper presents analysis and improvements on the star identification algorithm based on singular value decomposition. To improve the identification results, modifications have been made to the algorithm. Also, analysis and simulation are presented to investigate the effect of field of view dimensions and the number of stars used on the identification results, and the rate of duplicate sets in the database. In addition, identification has been considered a two-step process based on singular values and vectors. The results show the superiority of the improved algorithm in increasing the identification rate and reducing the rate of duplicate sets in the database. The identification rate of the improved algorithm in 〖10〗^°×〖10〗^° and 〖12〗^°×〖12〗^° fields of view dimension is always more the %97. The simulations were performed based on the Hipparcos star catalog for stars brighter than magnitude 6.5 and using MATLAB software.
    Keywords: star sensor, Star Identification, Singular Value Decomposition, Lost-in-space identification Algorithm
  • Hamed Babaei, Seyyed Amir Gohari *, Peiman Mohamadi Pages 71-82

    In this article, a new type of EBG structure known as frequency selective surface (FSS) with reconfigurable capability is investigated. The proposed design introduces a new adjustable band stop filter equipped with PIN diodes. Operating frequency of the FSS structure is in the C-band and in the frequency range of 4GHz to 8GHz, which at the central frequency of 4.75GHz, provides a bandwidth of about 1 GHz, when the state of the diode being on. The center frequency of this filter is shifted to 5.23 GHz when the diode is off. In fact, this structure is supposed to be used as a type of electromagnetic coating filter for space payload in the next generation satellites. After the design and simulation of the final cell, an equivalent circuit model is also presented to confirm the design and simulation. These structures protect electronic modules of satellite payload against electromagnetic radiation, electronic warfare. The RCS reduction is the other application of the FSS structure.

    Keywords: Space payload, Frequency Selective Surface (FSS), Electromagnetic Band-Gap (EBG), Radar Cross Section RCS, RFSS Low Pass Filter, PIN diode
  • Fateme Mousavi * Pages 83-89

    Seed aging is a process that can lead to a complete loss of seed viability. This process occurs when seeds are exposed to long-term storage or controlled deterioration treatments such as excessive dryness, lack of oxygen, and temperature fluctuations on Earth or in outer space. Proteomic changes can occur in the dry state of seeds. Extreme temperature fluctuations in outer space, especially on the moon and Mars, are one of the most important challenges for space scientists to transfer plant seeds and grow them in outer space outside the atmosphere. The present study studied the effects of simulated space temperature fluctuations on the quantitative and qualitative content of dry tomato seed proteins. The results showed 13 protein bands in the molecular weight range of 8.89 to 91.82 kilodaltons. A double or more significant decrease in the intensity of protein bands with high molecular weight was also observed in the treated group compared to the control. Finally, the two-dimensional electrophoresis technique followed by mass spectrometry is suggested for better resolution of tomato seed proteins and their better separation, as well as identification of unknown protein bands in future studies.

    Keywords: seed, temperature fluctuations, thermal cycle, space, Spacecraft, ., electrophoresis, protein, viability, moon, MARS