بخشی از مقاله
چکیده
ماهوارهها در زمان پرتاب و هنگام جدا شدن از پرتاب کننده تحت تاثیر بارهای استاتیکی و دینامیکی حاصل از پرتابکننده قرار میگیرند. بنابراین در مرحله طراحی ماهواره، ازآنجائیکه سازه تحت تاثیر نوسانات ناشی از بارها و محرکهای ارتعاشی است، انجام تحلیل مودال کاملا ضروری است. نوسانات درمحدوده فرکانس طبیعی سازه، موجب افزایش دامنه نوسانی و در نتیجه افزایش خطر انهدام سازه خواهدگردید بنابراین باید سازه به گونه ای طراحی گردد که ضمن برخورداری از وزن مناسب - که رابطه مستقیم با هزینه پرتاب دارد - و استحکام لازم، تا حد امکان از محدوده فرکانس تشدید آن دور باشد.
در این پژوهش ابتدا تحلیل المان محدود مودال یک سازه ساده انجام گرفته است، نهایتا سازهای با رفتار مناسب مودال و فرکانسهای طبیعی بالاتر از گستره ایمن حاصل گردیده است. این پروژه نتایج تحلیل المان محدود مرتبط با یک طراحی سازهای برای ماهوارهی isis را در مرحله طراحی مقدماتی نشان میدهد. در عین حال با تحلیل مودال سازه به فرکانس های طبیعی و شکل مودهای آن به دست آمده است. این نتایج متعاقبا در آنالیز تنش و کرنش قابل استفاده خواهد بود. پس از آنالیز مودال سازه، فرکانس طبیعی سازه به اندازه کافی از محدوده تشدید دور بوده و سطح ایمنی لازم را برای ما تامین مینماید.
مقدمه
با توجه به اینکه در این پروژه، بخشی از کارهای زیر سیستم سازه انجام گرفته است اما به طور کلی و در دید وسیع هدف دستیابی به تکنولوژی و دانش طراحی و ساخت ماهواره است. ایجاد کارگروها با گردش کاری معلوم برای توسعهی پروژههای فضایی و تعیین متد برای طراحی ماهواره از نقاط مثبتی است که پس از اجرای یک پروژه فضایی نصیب بانیان آن میشود.
همچنین در طی یک پروژه توانمندیهای ساخت گروه ارتقا یافته و با انجام تستهای مختلف و برگرداندن نتایج حاصل از آنها به سیکل طراحی، تجربه های ارزشمندی کسب میگردد.
لازم به ذکر است مطالعهی پروژههای ماهوارههای دانشجویی که توسط دانشگاههای مطرح جهان انجام شده، یا در حال اجراست ما را به اهمیت این موضوع آشنا میکند، از طرفی دیگر ماهوارههایی که تاکنون با شباهتهایی به مأموریت فعلی ساخته شدهاند، در طراحی مفید است. انتخاب ماهوارههای هدف به همین شکل در فرآیند طراحی به کار خواهد آمد .
در واقع در مسیر طراحی می توان از اطلاعات ماهوارهی هدف به عنوان اولین حدس استفاده کرده و در ادامه کار به بررسی و اعمال تغییرات بر روی آن پرداخت.
ماهواره : itvset این ماهواره در دانشگاه صنعتی استانبول ساخته شده، در سال 2009 توسط پرتابگر هندی pslv در مدار قرار گرفت. عمر مفید ماهواره با توجه به مدار آن حدود 6 ماه بر آورد شده بود. ابعاد ماهواره با ماهواره مکعبی استاندارد هم خوانی دارد - مکعبی به ضلع 15 سانتی متر و وزن کل 1 کیلوگرم - علاوه بر ماموریت عکس برداری با cmos پایداریسازی وضعیت غیر فعال ماهواره نیز ماموریت ماهواره بوده است .
ماهواره : AA V-1 ماهواره دانشگاه آلبورگ دانمارک که در سال 2003 توسط راکت روسی در مدار قرار گرفت. طراحی اولین ماهواره دانشجویی دانشگاه آلبورگ در سال 2001 آغاز شد. ابعاد این ماهواره با ابعاد استاندارد مکعبی هم خوانی داشت و برای دو ماه و نیم در مدار عملیاتی بود.
ماهواره : ION ماهواره دانشگاه ایلینویز که در حادثه انفجار پرتابگر روسی در سال 2006 از بین رفت. عکس برداری به وسیله CMOS یکی از چند هدف این ماهواره مکعبی بود و طبق برنامه باید برای مدت 6 ماه در مدار قطبی زمین قرار میگرفت. ماهواره :CONX-1 اولین ماهواره مکعبی دانشگاه تورنتو در سال 2003 به همراه AAU توسط پرتابگر روسی در مدار قرار گرفت
ماهواره :CONX-2 دومین ماهواره دانشگاه تورنتو در سال 2008 در مدار قرار گرفت مانند ماهواره پیشین این ماهواره نیز برای آزمایش تکنولوژی های جدید که دوربین های CMOS تک رنگی و رنگی از موارد ماموریت طراحی بود.
ماهواره :VCISAT-1 اولین ماهواره ی دانشجویی دانشگاه کالیفرنیا در ایروین در نوامبر 2010 به فضا پرتاب شد.
ماهواره با ابعاد استاندارد مکعبی ساخته می شود و در مدار خورشید آهنگ قرار خواهد گرفت.
ماهواره :SNAP-1 این ماهواره کوچک ساخته شده در دانشگاه ساری انگلستان، از سیستم عکس برداری CMOS برای سیستم دید خود برای تشخیص دیگر ماهوارهها در مدار استفاده میکند، که در سال 2000 برای تست این سیستم دید در مدار قرار گرفت.
و همچنین تعداد دیگری از ماهواره های دانشجویی که به اختصار فقط نام آنها برده می شود.
ماهواره CVTE-1 دانشگاه توکیو، ماهواره CVTE-17TADD دانشگاه توکیو، ماهواره M-CUBE دانشگاه میشیگان، ماهواره COMPASS-1 دانشگاه آخن آلمان و... .
پایه های اساسی ماهواره از دو بخش تشکیل می گردد . -1 بخش فضایی -2 بخش زمینی - شکل - 1
شکل - - 1 پایههای اساسی ماهواره بخش زمینی
سیگنال حاوی اطلاعات متفاوت از ایستگاههای در زمین به ماهواره فرستاده میشود. این سیگنال اکثر توان خود را در طول مسیر از دست داده و لذا توسط تقویت کنندههای درون ماهواره تقویت شده و مجددا به یک ایستگاه زمینی ارسال میشود. در واقع کار بخش فضایی یعنی ماهواره برای کاربردهای مختلف, دریافت تقویت و پردازش, ارسال سیگنال است. بخش زمینی یا ایستگاه زمینی, سیگنال را برای ماهواره ارسال نموده, ماهواره را ردیابی مینمایند. دریافت سیگنال، استخراج و نمایش اطلاعات بطوری که بتواند در اختیار استفاده کنندههای متفاوت قرار گیرد از دیگر وظایف بخش زمینی است.
ایستگاه زمینی متحرک: - ویژه ماهواره مکعبی - علاوه بر پایگاههای مختلف که برای دریافت و ارسال اطلاعات به ماهوارهی مکعبی به صورت ثابت و در مکانهای مشخص بنا می شوند، دسته ی دیگر از ایستگاه های مرتبط با ماهوارهی مکعبی آنهایی هستند که به صورت متحرک طراحی شده و مورد استفاده قرار میگیرند. این دسته از ایستگاههای زمینی در مواردی که امکان ایجاد پایگاهی به صورت دائم برای دریافت اطلاعات وجود ندارد، از اهمیتی بالایی برخوردار می شوند.
بخش فضایی ماهواره, خود از دو قسمت تشکیل میشود. یکی محموله و دیگری حمل کننده. محموله کار انجام ماموریت مثل مخابرات, عکس برداری و ... را به عهده دارد در حالیکه »حمل کننده« باید بتواند محموله را تحمیل کرده و شرایطی از نظر کنترل دما و ... بوجود آورد تا ماموریت محموله به نحو احسنت انجام شود .
برای ماهواره معمولا چهار مدار اصلی استفاده میشود که هر کدام معایب و محاسن خودشان را دارند. این چهار مدار اصلی عبارتند از مدارهای Geostationary ،Low ،Molniya ،.Geosyuchronous اما مداری که بیش از همه برای ماهواره استفاده می شود مدار Geosyuchronous است که تقریبا 42 درصد کل زمین در دید ماهواره ای که در این مدار قرار دارد میباشد. در این مدار وقتی از زمین به ماهواره نگاه میشود ثابت به نظر آمده و در نتیجه ایستگاههای زمینی می توانند آنتن ثابت استفاده نمایند.
البته همانطور که گفته شد هر کدام از مدارها مزایا و معایب خودشان را دارند و با توجه به این نکته و همچنین ماموریت تعیین شده برای ماهواره و بودجه و محدودیت های دیگر مدار مورد نظر انتخاب میشود. از نکات قابل توجه استفاده از ماهواره ها این است که هزینه ارسال از طریق ماهواره ها متاثر از مکان و فاصله بین نقاط نیستند. هزینه ارسال از طریق ماهواره در حقیقت مستقل از فاصله مکانی است, یعنی برای دو نقطه به فاصله 5000 کیلومتر یا 100 کیلومتر از یکدیگر هزینه تفاوتی ندارد.
