[align=center][size=medium]ماهواره از الف تا ی (بخش دوم)[/size] [/align]
.

.
ماهواره هاي امروزي براي تغذيه الكتريكي زيرسيستم هاي خود از انرژي نور خورشيد استفاده مي كنند. اين عمل بوسيله سلول هاي خورشيدي انجام مي شود. تقريبا هزار وات در متر مربع از نور خورشيد به سطح ماهواره مي رسد ولي از آنجائيكه راندمان تبديل انرژي خورشيدي به انرژي الكتريسيته حدود 20 الي 30 درصد است در نتيجه كل انرژي تبديل شده به انرژي الكتريكي در حدود 200 الي 300 وات خواهد بود و هر چه از عمر سلول هاي خورشيدي بگذرد راندمان آنها كمتر شده بطوري كه براي مثال پس از گذشت 7 سال از عمر سلول هاي خورشيدي راندمان كاري آنها تقريباً به 3 درصد مي رسد. از اينرو، انرژي الكتريكي بدست آمده از 200 وات به 60 وات كاهش مي يابد. همين امر موجب مي شود كه ماهواره ها داراي طول عمر محدودي باشند و پس از چند سال كار كردن سلول هاي خورشيدي آنها از كار مي افتد. براي جبران اين افت ولتاژ و اين افت انرژي معمولا ماهواره ها را در سال آخر عمر مفيد خود كمي رها مي كنند و تعدادي از سيستم هاي كنترل ماهواره را غيرفعال مي سازند تا انرژي كمتري صرف كنترل ماهواره گردد و ماهواره بتواند مدت زمان بيشتري به ارسال سيگنال از فضا به زمين ادامه دهد. انرژي خورشيدي جذب شده براي شارژ كردن باتري هاي ذخيره نيز مورد استفاده قرار مي گيرد. اين باتري ها معمولاً از نوع نيكل ـ كادميم هستند و مواقعي كه ماهواره در تاريكي يا منطقه كسوف قرار دارد بخش هاي مختلف را پشتيباني مي كنند. اين سيستم همچنين، مسئوليت تهيه و توزيع انرژي الكتريكي موردنياز زيرسيستم هاي مختلف در طول عمر ماهواره را دارا مي باشد اين وظايف بشرح زير است:


· توليد انرژي الكتريكي از طريق سلول هاي خورشيدي الكتروشيميايي به عنوان منبع اوليه انرژي



· ذخيره انرژي الكتريكي در باتري هاي الكتروشيميايي بعنوان منبع ثانويه انرژي



· كنترل، تنظيم و توزيع انرژي به واحدهاي مصرف كننده



· تبديل جريان مستقيم به متناوب براي مصارف خاص



· ايجاد مدارهاي حفاظتي و كنترل هاي اتوماتيك و قابليت كنترل از ايستگاه زميني




سازه ماهواره


سازه ماهواره بايد بگونه اي طراحي شده باشد تا بتواند نيروهايي را كه بر اثر فشارهاي ديناميكي در هنگام روشن شدن موتور و شرايط بحراني پرتاب به اجزاء ماهواره وارد مي شود تحمل كند. بدنه ماهواره معمولاً از آلياژهاي آلومينيوم سبك ساخته مي شود. كه شامل سلول هاي خورشيدي و منعكس كننده هاي آنتن نيز مي باشد. اين قسمت از تركيب موادي مانند فيبر كربن كه داراي استحكام و ثبات سازه اي خاصي است ساخته مي شود. سازه ماهواره همان بدنه استوانه اي يا مكعبي يا چند وجهي است كه از بهم پيوستن صفحات آلياژي سبك حول يك شبكه سازه اي تشكيل شده است. امروزه بيشتر از صفحات ساندويچي در سازه استفاده مي شود كه ضمن افزايش مقاومت، وزن را نيز كاهش مي دهد. در سازه ملاحظات طراحي و اجرايي زيادي مطابق استانداردهاي فضايي بكار گرفته مي شود كه مهمترين آنها عبارتند از:



· كاهش بارهاي مختلف سازه اي



· جانمايي مناسب قطعات از نظر فيزيكي، الكتريكي و حرارتي



· عبور دادن لوله هاي انتقال حرارت از داخل صفحات ساندويچي



· طراحي بهينه مسيرهاي عبور كابل ها و اتصالات الكتريكي



· طراحي جايگاه آنتن هاي ماهواره و سلول هاي خورشيدي بصورت بهينه براي كاهش وزن و پساي سازه







سیستم کنترل مرکزی



به منظور نظارت و كنترل بر عمليات بخش هاي مختلف ماهواره و تبادل اطلاعات بين بخش ها و تخصيص منابع سخت افزاري و نرم افزاري موردنياز، سيستم كنترل مركزي ايجاد گرديده است. اين سيستم مسئوليت جمع آوري كليه وقايع دروني و بروني ماهواره توسط حسگرها و نقاط پايش و ثبت آنها در كامپيوتر مركزي و همچنين، تبادل آن با ايستگاه زميني از طريق واحد تله متري را بر عهده دارد و اجزاي آن عبارتند از: واحد تله متري، رديابي و فرمان واحد كامپيوتري، واحد جمع آوري كننده اطلاعات و واحد كنترل. اطلاعات جمع آوري شده توسط اين سيستم پس از انجام كنترل مستقيم داخل بوسيله واحد تله متري به ايستگاه كنترل و رديابي زميني ارسال مي شود تا پس از فايل شدن و انجام تحليل هاي لازم توسط كامپيوترهاي مركز كنترل و سيستم شبيه ساز ديناميك ماهواره، فرامين براي اجراي هرگونه عمليات در ماهواره صادر و اجرا گردد. در حقيقت اين سيستم، رابط سيستم هاي مختلف ماهواره با ايستگاه زميني است كه در مجموع كنترل و هدايت ماهواره را بعهده دارند. وظايف اصلي اين مجموعه عبارتند از:



· كنترل که عبارتست از هدايت ماهواره ها در مدار بوسيله شبكه ايستگاه هاي زميني ويژه اي كه كنترل يكي از كارهاي آنهاست (ماهواره ها دقيقا در موقعيت خود نسبت به سطح زمين ثابت نيستند و براي اينكه بتوان آنها را در موقعيت فضايي از پيش تعيين شده خود ثابت نگهداشت بايد از ايستگاه هاي زميني بطور مرتب تنظيم هايي بر روي موقعيت آنها انجام گيرد تا بتوان از انحراف مسير ماهواره جلوگيري كرد).



· رديابي اتوماتيك ماهواره و جمع آوري سيگنال هاي وضعيت ماهواره از حسگرهاي مختلف، با اين عمل موقعيت مداري و سرعت ماهواره و مشخصه هاي ديگر آن گزارش مي شود.



· ارسال، دريافت و رمزگشايي سيگنال تله متري ماهواره که عبارتست از سيستمي كه اطلاعات دريافت شده از ماهواره را بصورت علامت هايي ويژه و قابل درك براي تجهيزات زميني تبديل مي كند. از اين طريق، اندازه گيري از مسافت هاي خيلي دور انجام مي شود.



· ارسال فرمان به ماهواره که عبارتست از فرستادن سيگنال جهت انجام ماموريت هايي كه ماهواره براي آن تنظيم شده است. بطور مثال، براي راه اندازي يك بخش خاص يا ارسال فرمان براي تغيير مسير يا پرتاب يك موشك.



آنتن


ماهواره ها بطوركلي دو آنتن دارند. يك نوع آن مربوط به دريافت فرمان ها از زمين جهت كنترل سيستم هاي اصلي ماهواره است و نوع دوم مربوط به ماكروويو بوده كه براي دريافت و ارسال مجدد اطلاعات بكار مي رود. يك ماهواره معمولا آنتني همه جهته هم دارد كه براي دريافت سيگنال هاي فرمان صادره از زمين بكار مي رود. زيرا آنتن هاي ديگر ماهواره بسته به نوع طراحي و كاربرد ممكن است به سوي زمين نباشند. آنتن همه جهته همچنين، براي كنترل سيستم هاي فرعي در زمان پرتاب ماهواره و تعيين موقعيت آن بكار مي رود. آنتن هاي روي ماهواره ممكن است با هدف تحت پوشش قرار دادن بيشترين مساحت طراحي شده باشند. مثل آنتن كشيده شده يك اتومبيل يا اينكه ممكن است بشكل ميله هاي نازك يا انعكاس دهنده هاي بشقابي بزرگ باشند كه سيگنال هاي خود را به مناطق كوچكي از زمين گسيل مي كنند. در زير به مشخصات كلي هر يك از اين آنتن ها پرداخته مي شود:




الف: آنتن هاي فرمان و تله متري



اين گروه از آنتن هاي VHF مارپيچي و مخروطي هستند. اين آنتن ها به سبب اينكه داراي برد وسيعي مي باشند علاوه بر زمان استقرار ماهواره در مدار، در مراحل پرتاب نيز داراي وظايف تله متري و دريافت فرمان هاي زميني هستند. وقتي كه ماهواره در ارتفاع صحيح نسبت به زمين بطور ثابت قرار گرفت از اين آنتن ها به عنوان آنتن هاي كمكي استفاده مي شود.




ب: آنتن هاي ماكروويو



اين آنتن ها انواع مختلف از نظر شكل و اندازه دارند و براساس معيارهاي زير دسته بندي مي شوند:



· باند فركانسي مورد استفاده



· پوشش منطقه موردنظر (عمومي، نيمكره اي و نقطه اي)



· ضريب شايستگي ايستگاه (T/G)



· پلاريزاسيون



· محدوديت ابعاد فيزيكي ماهواره در جايگاه محموله موشك هاي پرتاب كننده



بنابراين، معمول ترين نوع آنتن هاي منعكس كننده آنتن هاي بوقي و آنتن هاي آرايه اي فازي هستند. براي پوشش سطح زمين آنتن هاي بوقي، آنتن هاي سهموي و آنتن هاي آرايه اي فازي مورد استفاده قرار مي گيرند. براي پوشش نقطه اي شعاع هاي باريكتر لازم است و از آنجا كه پهناي شعاع با عكس اندازه آنتن متناسب است بنابراين بايد از آنتن هاي بزرگتر استفاده شود اما محدوديت ابعاد فيزيكي در جايگاه محموله موشك حامل ماهواره امكان استفاده از آنتن هاي بزرگ را نمي دهد، در نتيجه معمولاً از آنتن هاي سهموي با قطر 1 تا 4/2 متر در ماهواره ها استفاده مي شود.



ادامه دارد...
.
avia.ir