نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده علوم و فنون نوین- دانشگاه تهران

چکیده

آرایه خورشیدی که یکی از بخش‌های اصلی زیرسیستم توان الکتریکی ماهواره است، وظیفه تأمین توان الکتریکی مورد نیاز ماهواره در طول مأموریت را بر عهده دارد. ریزشهاب‌سنگ‌ها و زباله‌های فضایی کوچک همواره خطر جدی برای مأموریت ماهواره‌ محسوب می‌شوند. با توجه به تعدد ماهواره‌ها در مدار، زباله‌های فضایی به طور چشم‌گیری در حال افزایش هستند. برخورد ریزشهاب‌سنگ‌ها یا زباله‌های فضایی کوچک به پنل‌های خورشیدی ماهواره می‌تواند به ساختار درونی پنل آسیب وارد کند که این امر موجب افت توان الکتریکی ماهواره می‌شود. در این مقاله، ضمن شبیه‌سازی عددی و هندسی پنل‌های خورشیدی ماهواره مخابراتی واقع در مدار میانی ، الگوریتمی مبنی بر برخورد تصادفی مستقیم ریزشهاب‌سنگ‌ها و زباله‌های فضایی کوچک به پنل‌های خورشیدی ارائه و میزان خرابی آن‌ها محاسبه شده است. اندازه ریزشهاب‌سنگ‌ها و زباله‌های فضایی بر اساس میانگین اندازه ذرات موجود در مدار میانی تعیین شده است. پس از جمع‌بندی نتایج حاصل از برخورد، پنل خورشیدی افزونه بر اساس حداقل و حداکثر میزان خرابی شبیه‌سازی شده است تا افت توان را جبران کند. نتایج حاصل نشان می‌دهد سیستم افزونه قادر است تا پس از برخورد و تخمین میزان آسیب، در سریع ترین زمان ممکن افت توان ماهواره را جبران نماید

کلیدواژه‌ها

موضوعات

##[1]           N. R. Council, Orbital debris: A technical assessment. National Academies Press, 1995.##
##[2]           C. A. Belk, Meteoroids and orbital debris: effects on spacecraft. National Aeronautics and Space Administration, Marshall Space Flight Center, 1997.##
##[3]           S. T. Lai, E. Murad, and W. J. McNeil, "Hazards of hypervelocity impacts on spacecraft," Journal of spacecraft and rockets, vol. 39, no. 1, pp. 106-114, 2002.##
##[4]           D. Jiang, P. Zhang, and Y. Zhang, "The Study of Space Debris and Meteoroid Impact Effects on Spacecraft Solar Array," in Protection of Materials and Structures from the Space Environment: ICPMSE-11, 2017: Springer, pp. 337-345.##
##[5]           G. A. Graham, A. T. Kearsley, M. M. Grady, I. P. Wright, M. Herbert, and J. McDonnell, "Natural and simulated hypervelocity impacts into solar cells," International journal of impact engineering, vol. 23, no. 1, pp. 319-330, 1999.##
##[6]           G. Drolshagen, "Hypervelocity impact effects on spacecraft," in Meteoroids 2001 Conference, 2001, vol. 495, pp. 533-541.##
##[7]           G. Drolshagen, "Impact effects from small size meteoroids and space debris," Advances in space Research, vol. 41, no. 7, pp. 1123-1131, 2008.##
##[8]           H. Krag et al., "A 1 cm space debris impact onto the sentinel-1a solar array," Acta Astronautica, vol. 137, pp. 434-443, 2017.##
##[9]           H. Toyota, T. Nakamura, S. Kanaya, T. Sumita, T. Hirai, and M. Kobayashi, "Evaluation of hypervelocity impact of micrometeoroids and orbital debris on next-generation space solar cells," Japanese Journal of Applied Physics, 2023.##
##[10]         E. Grossman, I. Gouzman, and R. Verker, "Debris/micrometeoroid impacts and synergistic effects on spacecraft materials," MRS bulletin, vol. 35, no. 1, pp. 41-47, 2010.##
##[11]         S. K. Miller and B. Banks, "Degradation of spacecraft materials in the space environment," MRS bulletin, vol. 35, no. 1, pp. 20-24, 2010.##
##[12]         M. I. Allende, J. E. Miller, B. A. Davis, E. L. Christiansen, M. D. Lepech, and D. J. Loftus, "Prediction of micrometeoroid damage to lunar construction materials using numerical modeling of hypervelocity impact events," International Journal of Impact Engineering, vol. 138, p. 103499, 2020.##
##[13]       X. H. Nguyen and M. P. Nguyen, "Mathematical modeling of photovoltaic cell/module/arrays with tags in Matlab/Simulink," Environmental Systems Research, vol. 4, pp. 1-13, 2015.##
##[14]       O. Shekoofa and M. Taherbaneh, "Modelling of silicon solar panel by MATLAB/Simulink and evaluating the importance of its parameters in a space application," in 2007 3rd International Conference on Recent Advances in Space Technologies, 2007: IEEE, pp. 719-724.##