عنوان پایان‌نامه
طراحی مانور بهینه جهت امحای ماهواره های غیر مستعمل در فضا به کمک سامانه تدر
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوا فضا -مهندسی فضایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65786;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 145
- تاریخ دفاع
- ۲۷ خرداد ۱۳۹۳
- دانشجو
- یاسر زارعی
- استاد راهنما
- مهدی فکور ثقیه, محمد علی امیری آتشگاه
- چکیده
- در پایان¬نامه حاضر به مدل¬سازی و شبیه¬سازی مانور مداری جهت امحای ماهواره¬های غیرمستعمل و طراحی مانور بهینه مداری مربوطه پرداخته شده است. موضوع زباله¬های فضایی و خطرات ناشی از آنها، برای سامانه¬های فضایی و سفرهای سرنشین¬دار فضایی، مقوله¬ نگران¬کننده¬ای برای دانشمندان علوم فضایی شده است و همه روزه با توسعه فناوری ماهواره¬ها و سامانه¬های حمل و نقل فضایی بر حجم این نگرانی¬ها افزوده می¬شود. در این میان روش¬ها و سامانه¬های فراوانی در سراسر جهان جهت امحای این زباله¬ها و کاهش خطراتشان پیشنهاد شده است. در این تحقیق به معرفی سامانه تدر ترمیناتور و نحوه عملکرد آن پرداخته شده است. تدر ترمیناتور، سامانه¬ای سبک وزن و کم¬ هزینه¬ای است که با اندرکنش میان میدان مغناطیسی زمین و میدان الکترومغناطیسی تولید شده، نیروی درگ الکترودینامیکی تولید می¬¬نماید. با بهره¬گیری از این سامانه می¬توان زباله¬ها و ماهواره¬هایی که ماموریتشان به اتمام رسیده است را از مدار خارج نمود. در ادامه به منظور بررسی تاثیر عملکرد این سامانه در روند خروج مداری و امحای زباله¬های فضایی، یک برنامه شبیه¬سازی در سیمولینک متلب، که شامل مدل¬ دینامیکی تدر و تداخلات الکترومغناطیسی با میدان مغناطیسی زمین است، توسعه داده شده است. با استفاده از این ابزار شبیه-سازی، با در نظر گرفتن یک زباله فضایی نمونه و اعمال شدت جریانی مشخص، المان¬های مداری مربوطه در طول مسیر حرکت، پیش¬بینی شده و رفتار الکترودینامیکی تدر بررسی می¬شود. با تحلیل نتایج شبیه-سازی، تاثیر عملکرد سامانه تدر بر روی امحای زباله فضایی نمونه مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین با مشاهده رفتار الکترودینامیکی سامانه تدر ترمیناتور و تاثیر آن بر امحای زباله¬فضایی، به طراحی مانوری بهینه مداری و حل مسئله غیر¬خطی مقید مربوطه در محیط متلب پرداخته شده است. در طراحی مانور بهینه مداری، به دلیل استفاده نکردن سامانه¬ تدر ترمیناتور از سوخت پیشرانشی و فقط بهره¬گیری این سامانه از انرژی الکتریکی حاصل از صفحات خورشیدی، کمینه¬سازی زمان امحای زباله فضایی، مد نظر قرار گرفته است. این کاهش زمانی، روند پاکسازی فضا از وجود زباله¬های فضایی ملی و بین المللی را شتاب می¬بخشد و کاهش خطرات ناشی از برخورد آنها را بدنبال خواهد داشت. واژه‌های کلیدی: زباله فضایی، تدر ترمیناتور، شبیه¬سازی مدار ماهواره، مانورهای بهینه مداری، حل بهینه
- Abstract
- In this research, the modeling and simulating of de-orbit maneuver as well as designing of the releted optimal orbit maneuver have been studied. One of the big challenges for space scientists is by developing the satellite technology and space transport systems, the issue of debris and its dangers, both for space systems and manned space, trips is of growing concern to the scientists. There are many suggested methods and systems in the world to remove space debris and to decrease the relatrd risks. In this work we propose a Tether Terminator in wich a lightweight and low-cost system produces an electronic drag force through interaction of Earth magnetic field and an electromagnetic field. Tether Terminator can deorbit debris and satellites that are no more in use.here, in order to investigate the effect of the performance of this system in the process of deorbiting and removing of debris, a simulation enviroment in MATLAB Simulink is. It includes the Tether dynamic model and also electromagnetic interactions with earth Ionosphere. Using this tools and examining a sample debris, by applying a specific current intensity, the related orbital elements and also effects of the Tether electrodynamics a predicted for futher validation issues. Analysing the simulating results, the effect of the performance of Tether system on the deorbiting the sample debris is examined. Consequently, with observing the electrodynamic behaviour of the Tether’s Terminator system and its effect on the deorbiting debris, with the use of nonlinear programing solution method in MATLAB, an optimal orbit maneuver to deorbit sample debris from Earth’s surrounding orbit is designed.in designing optimal orbit maneuver, the use of electronic energy obtained from Tether Terminator’s solar panels instead of propultion fuel, to minimalize of time of debrise deorbitization and optimalization is observed. Time minimalization results in accelerating process of deorbiting national and international space debris and decreasing its dangers which is of concern to space scientists. Key words: Space debris, Tether Terminator, Modeling and Simulation Orbit, Orbital Maneuvers, Time Optimal Solution
