انقلابي در ماموريت‌هاي علمي مستقل فضايي
اين انقلاب فناوري، راه‌كاري جديد و نوآورانه براي ارتباطات به منظور گردآوري اطلاعات علمي بين وسايل نقليه فضايي و زمين فراهم مي‌کند و اكتشافات فضايي را براي بشر راحت‌تر خواهد کرد.
به تازگی پرواز متشكل ماهوارهها، موضوع با اهميت و مورد علاقه جامعه هوافضايي شده است و دليل عمده اين تمايل مزاياي پتانسيلي بسیاری است كه در مقايسه با ماهوارههاي بزرگ فراهم ميشود. برخی وظايف خاص وجود دارند كه فقط از عهده ماهوارههاي پرواز ترتيبي برمي‌آيند. ازجمله، كاربردهاي پرواز ترتيبي در سنجش از دور اپتيكال نجومي و سنجش از دور استروسكوپيك است.
به طوركلي منظور از پرواز متشكل، استفاده از دو يا چند ماهواره در فضا و در فواصل نزديك بهم است و اصول اين پرواز بر پايه مانورهاي ماهوارهها در فضا نسبت به يكديگر و همچنين نسبت به زمين است كه مستلزم پياده‌سازي توابع بسيار پيچيده كنترلي است. فاصله نوعي ميان ماهوارهها در فضا از 30 تا 200 كيلومتر و دقت كنترل در بازه 1 تا 50 كيلومتر است.
چالش‌های ماموریت پروازی و رویکردها
اخيرا آژانس‌هاي فضايي ماموريت‌هاي پرواز متشكل را به طور كاملا جدي پيگيري ميكنند، با وجود اينكه در اين مسير مشكلات فني بسيار زيادي پيش روي متخصصان وجود دارند. قطعات سخت‌افزاري گران‌قيمت هر كدام در فضا با سرعت‌هاي چندين كيلومتر بر ثانيه حركت ميكنند، در حالي‌كه اين قطعات ممكن است مانورهايی در مقياس متر براي رسيدن به موقعيت و وضعيت مطلوبشان نياز داشته باشند و موقعيت نسبي ماهوارهها زماني‌كه نزديك به هم هستند، بايد بسيار دقيق نگه داشته شود.
از دست دادن كنترل يك بخش از تركيب، حتي بصورت زودگذر مي‌تواند موجب شكست يك ماموريت بشود و همينطور ريسك خرابي ماهواره و ديناميك‌هاي مداري، مدارهاي ماهواره را تهدید ميكنند كه نگراني ديگري براي كنترل‌كننده‌هاي ماهوارهها است.
پرواز متشكل ماهوارهها قطعا انقلابي در جريان ارتباطات فضايي در ماموريت‌هاي علمي مستقل حول زمين و در فضا به پا خواهد كرد.
از چالشهاي فناوري براي پرواز متشكل ماهوارهها، نياز به شبكه‌هاي گسترده پشتيباني از ماهوارهها و دسترسي بيشتر به ماهوارهها ، رزلوشن بالاتر در داده‌هاي مشاهده و نياز به بالا بودن ضريب‌اطمينان كل سيستم در صورت از دست دادن هر كدام از ماهوارهها هستند و به علاوه ناوبري نسبي و ارتباطات بين ماهواره‌اي نيز چالش قابل‌توجهی در اين زمينه به حساب می‌آید.
براي مواجهه با چنین چالشهاي تكنيكي رویکردهایی وجود دارند که از مهمترین آنها استفاده از سيستم موقعيت‌ياب جهاني براي رديابي و هدايت ماهواره، الگوريتمهاي كنترل مستقل فضاپيما جهت ارتباط دادن مشاهدات و نگهداري دقيق ماهوارهها به صورت مرتبط و جداگانه، استفاده از ميكرو تراسترهاي شيميايي و الكتريكي به منظور در خط نگه داشتن آرايش ماهواره‌اي و كشيدن آرايش و ساختاربندي دوباره آرايه هستند.
مزیت های پرواز متشكل
از مزاياي پرواز ترتيبي نرخ ديتاي بالاتر، ساخت ماهوارهها در جرم‌هاي كوچك‌تر، تقسيم ريسك بين ماهوارهها در صورت وقوع فجايع و افزايش انعطاف، كاهش قيمت پرتاب و قيمت پايين جايگذاري ماهوارهها است. در صورت وجود دسترسي مناسب به ماهوارهها مي‌توان با خاموش كردن تعدادي از آنها در صورت عدم نياز و به‌كارگيري ماهوارههاي ديگر، طول عمر كل سيستم را افزايش داد.
براي كاربردهاي نزديك زمين، استفاده از ماهوارههاي ارزان‌قيمت با وزن پايين از لحاظ اقتصادي باعث ميشود كه با يك ماهواره‌بر بتوان چندين ماهواره را به فضا پرتاب كرد و از پرتاب‌هاي Piggy back روي ديگر وسايل مي‌توان براي جايگذاري مجدد در كلاسترهاي ماهواره استفاده نمود. پرواز ترتيبي همچنين يكي از روشهاي موثر در توسعه بيشتر كاربردهاي رادارهاي تصويربرداري از جمله اطلاعات فراز، اطلاعات فاصله و سمت هدف و تصاوير است.
ماموريت پرواز متشكل پريسما
پريسما اولين ماموريت مستقل صحه‌گذاري پرواز متشكل اروپا در مدار نزديك زمين است. اين ماموريت از آژانس فضايي سوئد آغاز شد و اخيرا در فاز توسعه خود مي‌باشد. اين ماموريت پرواز متشكل دو ماهواره را در ارتفاع 700 كيلومتري زمين انجام مي‌دهد. در چارچوب همكاري مركز هوافضاي آلمان با پريسما، براي نگه داشتن ماهوارهها در مدار و وضعيت مطلوب از روش كنترل، ناوبري و راهنماي آنبورد استفاده شد. در سال 2006 سه ماموريت زوج ماهوارههاي پرواز متشكل در برنامه سيستمهاي ماهواره‌اي پيشرفته اروپا قرار گرفت. پروژه
"گريس" كه نزديكترين آرايش مدار نزديك زمين در سال 2002 بود كه در آن زوج ماهوارهها در فاصله 50±220 كيلومتر در ارتفاع 450 كيلومتري قرار داشتند و با فرمان از زمين مانورهاي مداري لازم را انجام ميدادند. پريسما از دو فضاپيما با نوع و ساختار مختلف تشكيل شده است كه اصلي و هدف ناميده ميشوند. سايز ماهواره اصلي 80×83×130 سانتيمتر در ساختار پرتاب است و جرمي حدود 150 كيلوگرم دارد و از ديد كنترل مداري نسبي به‌عنوان ماهواره فعال شناخته ميشود. سايز ماهواره هدف 80×80×31 سانتيمتر و جرم آن 40 كيلوگرم و غيرفعال و بسيار ساده بوده و پانل خورشيدي روي آن نصب شده است.
موشك حامل روسي DNEPR-1 از پايگاه بايكانور قزاقستان ماهواره پريسما را به مدار 700 كيلومتر خورشيدآهنگ با زاويه انحراف 2/98 درجه پرتاب كرد. دو ماهواره اندكي پس از تست‌هاي نهايي سيستم از هم جدا شدند. پژوهشهاي مختلفي در طول عمر 8 ماهه ماهوارهها در پرواز ترتيبي و مستقل انجام شد. عملكرد ماموريت از طريق لينك باند S فضا به زمين و با ماهواره اصلي چك ميشود.
سنسورها و عملگرهاي پرواز پريسما
كنترل سيستم ديناميكي نياز به مقادير اندازه‌گيري‌شده به‌وسيله سنسورها دارد و از اين طريق اعمال كنترلي به‌وسيله عملگرها انجام ميشوند و كنترلرها قادر خواهند بود كه اين اعمال را هماهنگ كرده و دستورات مطلوب را روي سيستم پياده كنند.
سيستم سخت‌افزار جي.پي.اس روي هر ماهواره پريسما از گيرنده جي.پي.اس فونيكس، دو آنتن، دو تقويت‌كننده نويز كم و يك رله فركانس راديويي تشكيل شده است. سيستم پيشران ماهواره اصلي، سيستم كنترلي عكس‌العملي با عملكرد بالاست و از 6 تراستر كمك ميگيرد.
پروژه پراب-3
اين ماهواره بخشي از پروژه پرواز ترتيبي آژانس فضايي اروپا است كه فرصتي براي ارزيابي تكنيك‌ها و فنون اندازه‌گيري و فعال‌سازي و توسعه فراهم مي‌آورد. از طرفي راهبردهاي هدايت و الگوريتمهاي كنترل و راهبري را براي پرواز ترتيبي در طول ماموريت‌هاي آينده مشاهده زمين، اخترشناسي و علوم آينده بررسي ميكند. همچنين پراب-3 رنج وسيعي از استراتژي‌هاي كنترل و فرمان را امتحان ميكند كه منجر به توسعه ابزارها و امكانات ميشود.
در طرح منظور، زوج ماهوارهها در مدار بيضوي مرتفع بين پريودهاي پرواز ترتيبي دقيق، پرواز خواهند كرد. (در زماني‌كه مشاهدات محموله و پريودهاي پرواز امكان پذير باشند)
طول دوره كنترل ترتيب نتيجه مصالحهاي است كه شامل مقدار سوخت موردنياز براي نگه‌داشتن آرايش در مدار موردنظر است. براي بخش حضيض مداري، فضاپيما با استفاده از مدارهاي معيني از طريق جاذبه به حالت نرمال خود ميرسد كه اين امر باعث كاهش مصرف سوخت ميشود و بدين ترتيب تراسترها فقط براي جلوگيري از برهم‌خوردگي استفاده ميشوند. گذر حضيض همچنين براي صحه‌گذاري ساختارهاي پرواز ترتيبي استفاده ميشوند كه يكي از نيازهاي ماموريت‌هاي مشاهده زمين است. با اين رژيم كنترل و مدار مي‌توان انتظار داشت طول عمر حدود دو سال قابل دستيابي باشد. ( با توجه به سوختي كه با وجود محدوديت‌هاي جرم پرتاب قابل‌حمل باشد.)
سيستم راهنما و كنترل
موقعيت نسبي دو ماهواره با استفاده از يك راديومتر باند S بدست ميآيد كه براي فاصلههاي 5 متر تا 8 كيلومتر برنامه‌ريزي شده و دقت چند سانتيمتر دارد. دقت بالاتر براي فواصل تا 500 متر با استفاده از تكنيك‌هاي ليزر اپتيكي كه دقت حدود چند ميكرون دارند، قابل دستيابي است. چند تراستر براي نگه‌داشتن ماهوارهها در موقعيت نسبي موردنياز استفاده ميشوند كه از فناوري يوني و گاز سرد استفاده ميكنند. هر دو فضاپيما از گيرندههايي براي همزمان‌سازي استفاده ميكنند، با توجه به اين نكته كه سيگنالهاي جي-پي-اس تا فاصله 25000 كيلومتري زمين قابل‌استفاده هستند. همچنين هر ماهواره از يك ردياب ستارهاي براي تعيين وضعيت خود استفاده ميكند.
No tags for this post.
