نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده برق

2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، موسسه تحقیقات و فناوری فضایی

3 دانشگاه صنعتی امیرکبیر/ دانشکده برق

4 پژوهشکده مواد و انرژی

چکیده

یون‌های موجود در محیط فضا سبب ایجاد پدیده شارژ سطحی و داخلی در ماهواره‌ها می‌شود. پتانسیل تجمع یافته طی پدیده شارژ می‌تواند موجب بروز تخلیه الکترواستاتیک شده و اجزای مخابراتی ماهواره مانند آنتن‌ها و مدارهای الکترونیکی را در معرض خطر جدی قرار دهد. هدف از این مقاله، بررسی احتمال وقوع تخلیه الکترواستاتیک در سطوح ماهواره در محیط مدار با ارتفاع کم (LEO) و اقدام برای کاهش این احتمال و در نتیجه کاهش خطر آسیب به سطوح و اجزای مخابراتی ماهواره است. برای این منظور، ابتدا پدیده شارژ سطحی در ماهواره آلومینیومی در محیط مدار با ارتفاع کم و سپس در حالت شفق قطبی توسط نرم‌افزار SPIS شبیه-سازی و احتمال آسیب به آنتن‌ها بررسی شدسپس، با اضافه نمودن عایق‌های حرارتی چند لایه به سیستم، اثر آن در وقوع شارژ بررسی شد. تحقیقات نشان داده است که اضافه کردن لایه‌های عایق خطر وقوع تخلیه الکترواستاتیک را افزایش خواهد داد. بنابراین، در مراحل بعد، اثر سیستم اتصال به زمین در کاهش خطر بررسی شد. با اتصال لایه‌ها به زمین به روش مناسب، احتمال وقوع تخلیه بین لایه‏ها و بدنه و میان لایه‌ها با یکدیگر به حداقل رسیده و موجب دست یافتن به سیستم بهینه‏ای از جنبه‏ های الکترواستاتیکی شد

کلیدواژه‌ها

موضوعات

##[1] T. Lai, "Introduction to Spacecraft Charging," in Fundamentals of Spacecraft Charging: Spacecraft Interactions with Space   Plasmas, Princeton: Princeton University Press, 2011.##
##[2] Mikaelian, "Spacecraft Charging and Hazards to Electronics in Space": Space Physics, 2009.##
##[3] ECSS, Space Environment, ECSS-E-ST-10-04C, 2020.##
##[4] C. Green, J. Likar, Y. Shprits, "Impact of Space Weather on the Satellite Industry,"Space Weather, vol. 15, no. 6, pp. 804–           818, 2017.##
##[5] C. Matéo-Vélez et al. "GEO Spacecraft Worst-Case Charging Estimation by Numerical Simulation," in Spacecraft Charging Technology Conference 2014 (13th SCTC), PASADENA, United States, Jun 2014.##
##[6]    J. C. Matéo-Vélez et al., "Simulation and Analysis of Spacecraft Charging Using SPIS and NASCAP/GEO," IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 43, no. 9, pp. 2808-2816, Sept. 2015.##
 ##[7] S. Novikov et al., "Charging of Geostationary Satellite Electro-L2 in the Earth Shadow," IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 47, no. 8, pp.3931-3936, Aug. 2019.##
[8] ##آ.صمدی، ؛ م. ابراهیمی کچویی، ؛ ح. جهانبخش، "بهبود توزیع پتانسیل الکتریکی روی سطوح ماهواره زمین آهنگ با استفاده از پوشش"،  فصلنامة علمی- پژوهشی علوم و فناوری فضایی، جلد10، شمارة 3، صفحات 35-29، 1396.##
##[9] A. Davis et al., "Comparison of Low Earth Orbit Wake Current Collection Simulation Using Nascap-2k, SPIS, and MUSCAT Computer Codes," IEEE Transactions on Plasma Science, Vol.41, No.12, pp. 3303-3309, Dec. 2013.##
##[10] G. Galgani, M. Antonelli, M. Bandinelli, E. Scione and E.Scorzafava, "Charging Analysis Approach on COSMO Skymed Second Generation Spacecraft," in 2016 ESA Workshop on Aerospace EMC (Aerospace EMC), Valencia, 2016, pp. 1-3.##
##[11]  C. Imhof, "Simulation of the Electrostatic Charging of the MetOp‑SG Satellites in the Polar Auroral Zone," CEAS Space Journal, vol.12, pp. 137-147, 2019.##
##[12]  C. Imhof, H. Mank, J. Lange, "Charging Simulations for a Low Earth Orbit Satellite with SPIS Using Different Environmental Input," in 14th Spacecraft Charging Technology Conference, ESA/ESTEC, Noordwijk, NL, 2016, pp. 4-8.##
##[13]  V. K. Jordanova, R. Ilie, M. W. Chen, "Space weather effects and prediction," in Ring Current Investigations The Quest for Space Weather Prediction, 1st  edition, Amsterdam, Netherlands, Elsevier, 2020.##
##[14]   B. Thiébault, J. M. Velez, J. Forest, P.Sarrailh, "SPIS 6, User Manual," Version: 3, 2019.##
##[15]   M. M. Finckenor, "Multilayer Insulation Material Guidelines,"   NASA, 1999. ##
##[16]   D. G. Gilmore, "Spacecraft Thermal Control Handbook Volume I:Fundamental Technologies," 2002.##
##[17] Waets, F. Cipriani, S. Ranvier, "LEO Charging of the PICASSO Cubesat and Simulation of the Langmuir Probes Operation," IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 47, no. 8, pp. 3689-3698, Aug. 2019.##
##[18] ECSS, Spacecraft Charging, ECSS-E-ST-20-06C, 2019.##