راهنمای جامع طراحی و مهندسی مکانیزم‌های ماهواره

پیشگفتار

عصر تسخیر قضا با پرتاب ماهواره اسپاتنیک در ۲۰ جولای ۱۹۶۹ توسط اتحاد جماهیر شوروی سابق گشوده شد. در راستای پیشرفت های شگرف بشر در قرن بیستم ساخت ماهواره و همچنین تجهیزات جانبی آن را می توان نقطه اوج این پیشرفت ها دانست موشک های بالستیک شاتل ها، تجهیزات ایستگاه های فضایی و ایستگاه های زمینی جزو اصلی ترین تجهیزات جانبی در راستای ساخت و تجهیز و پرتاب ماهواره ها می باشد که با پیشرفت صنعت فضایی هر روزه کاملتر و مطمئن تر می شوند.

از نتایج حاصل از مطالعه ،طراحی ،ساخت پرتاب و پرواز هواپیماها و ماهواره ها که برای مأموریت های متفاوت توسط کشورهای گوناگون صورت می گیرد امروزه به عنوان ابزاری مهم و کارا برای تلاش در جهت پیشبرد دانش بشری در کلیه سطوح استفاده می شود.

در دهه های اخیر تلاش کشورها برای ساخت ماهواره فراتر از بعد سیاسی و قدرت نمایی آن رفته و به صورت یک نیاز درآمده است از ماهواره برای کاربردهای مختلفی از مخابرات و تصویر برداری و هواشناسی گرفته تا جاسوسی و اکتشاف معادن استفاده می گردد. در روزگاری که پوشش خبری ماهواره اجازه خودنمایی را به رسانه های محلی کشورهای در حال توسعه نمی دهد و قدرت تفکیک پذیری زیر یک متر در ماهواره های جاسوسی کوچک ترین تحولات داخلی کشورها را فاش می کند دیگر زمانی برای تعلل نمی ماند متأسفانه نیاز به ساخت ماهواره در کشورمان دیر احساس شد ولی از طرف دیگر جای خوش وقتی است که به هر حال این امر تحقق یافته است.

می توان مکانیزم های فضایی را یکی از ضروری ترین اجزاء ماهواره ها و فضاپیماها به شمار آورد. مکانیزم های فضایی به علت کاربرد فراوانی که در وسایل فضایی به ویژه ماهواره ها دارند، همواره مورد توجه طراحان و مهندسان فضایی بوده اند.

فناوری فضا می باشد. روان سازی نامناسب سطوح فلزی که نسبت به هم حرکت لغزشی یا غلتشی دارند. در خلا باعث سایش شدید و عملکرد نامطلوب اجزاء می شود. علاوه بر آن حتی ممکن است سبب جوش خوردگی سطوح شود.

اهمیت مکانیزم های فضایی از آنجا مشخص می شود که تاکنون بسیاری از شکست ها در مأموریت های فضایی به خاطر اختلال در عملکرد مکانیزم ها بوده است. از این رو طراحی و ساخت مکانیزم های ماهواره جزء مراحل بحرانی در فرآیند آماده سازی مأموریت های فضایی بوده و هر مکانیزم باید قابلیت اطمینان بالایی در عملکرد داشته باشد.

معمولاً مکانیزم های ماهواره جزئی از زیرسیستم های ماهواره مانند زیر سیستم کنترل ،انرژی مخابرات و … م. می باشند. از اولین روزهای پرتاب ماهواره ها و فضاپیماها به فضا از مکانیزم های بازشونده در برنامه های فضایی استفاده گسترده ای شده است زیرا این مکانیزم ها برای بالا بردن عملکرد و کارایی ماهواره ها بسیار ضروری هستند.

از آنجا که فضای موجود برای ماهواره در پرتابگر محدود ،است، بسیاری از وسایل و تجهيزات ماهواره مانند آنتن های فضایی و پنل های سلول های خورشیدی را به حالت جمع شده در داخل پرتابگر قرار می دهند و سپس در هنگام قرار گرفتن ماهواره در، مدار این تجهیزات با استفاده از مکانیزم های بازشونده، گسترده می شوند.

در این کتاب سعی شده است به بررسی و ارزیابی انواع مکانیزم های فضایی پرداخته شود و مزیت ها و محدودیت های هر یک بیان گردد از امتیازهای این کتاب پرداختن به تمامی انواع مدل های مکانیزم های فضایی از آغاز سفرهای فضایی تاکنون می باشد و از این حیث این کتاب مرجع کامل و جامعی به شمار می آید لذا این قابلیت ،کتاب آن را به عنوان یک مرجع منحصر به فرد و دارنده ی اطلاعات مکانیزم های جدید در زمینه فضایی برای استفاده در صنعت فضایی کشور مطرح می نماید.

این کتاب شامل دوازده فصل میباشد که

فصل اول ،آن تاریخچه ای از سفرهای فضایی و پرتاب ماهواره های مختلف و همچنین مهم ترین فعالیتهای فضایی انجام شده در دنیا ارائه شده است. فصل دوم کلیاتی از اصول طراحی ماهواره انواع ماهواره ها سیستمها و زیر سیستم های ماهواره بیان شده
است.

فصل سوم اصول طراحی مکانیزم های ماهواره ارائه شده و ویژگی های انواع مکانیزم های ماهواره مورد بررسی قرار میگیرد. همچنین نیازمندیهای سیستمی و عملکردی در طراحی مکانیزم های فضایی تبیین می شود.

فصل چهارم اجزاء اصلی و عمومی مکانیزمهای فضایی شامل ،موتورها، چرخ دنده ها، یاتاقان ها حسگرها و وسایل انتقال سیگنال و توان مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است.

فصل پنجم با عنوان مکانیزمهای رهایش انواع مکانیزم های رهایش مورد استفاده در مکانیزم های فضایی مورد مطالعه قرار گرفته اند این مکانیزمها شامل دو دسته کلی انفجاری و غیر انفجاری هستند و وظیفه ی اصلی آنها رهاسازی و آزاد کردن اجزای مشخص شده در هر مکانیزم، به منظور فعالسازی عملکرد آن مکانیزم میباشد

فصل ششم آشنایی با مکانیزمهای مفصل شده مورد استفاده در فضا و روشهای طراحی، توسعه و گسترش آنها میباشد. فصل هفتم با عنوان مکانیزم های بازشونده خطی ، انواع مکانیزم های بازشونده خطی شامل باز کننده های ،سیم یومها و مکانیزم ستونها توضیح داده شده و اطلاعاتی در مورد نحوه طراحی و ساخت آنها ارائه شده است.

فصل هشتم به بررسی انواع مکانیزمهای بازشونده سطحی پرداخته شده است. وسایل بازشونده سطحی، سازه هایی هستند که در ابتدا به صورت جمع شده در پرتابگر قرار می گیرند و سپس در زمان مناسب برای هدف خاصی که در مأموریت ماهواره تعریف شده است باز میشوند و سطح مشخصی را ایجاد می کنند. پنلهای آرایه های خورشیدی و آنتنها دو نوع از سازههایی هستند که بخش وسیعی از سطوح بازشونده را در بر می گیرند.

فصل نهم شامل تحلیل و بررسی انواع مکانیزمهای بازشونده حجمی ساخته شده در صنعت قضایی است. مکانیزم های بازشونده ،حجمی سازه هایی هستند که در هنگام باز شدن، حجم قابل توجهی را در بر می گیرند. در ماهواره ها و فضاپیماها بعضی از مکانیزمها بر خلاف مکانیزمهای یک بار مصرف تا پایان عمر عملکردی مأموریت ماهواره به طور دائم یا متناوب مورد استفاده قرار می گیرند به این مکانیزم ها مکانیزم های ماهواره با عملکرد دائمی یا متناوب ” اطلاق میشود. فصل دهم به بررسی انواع این مکانیزم ها پرناخته شده است.

فصل یازدهم به مبحث انتخاب مواد در طراحی مکانیزم های فضایی و همچنین اصول روان سازی اجزای مکانیزم ها پرداخته میشود روان سازی اجزای متحرک مکانیزمها در خلا یکی از مسائل اساسی در

فصل دوازدهم روش های تست های مکانیزم های فضایی مانند تست خلاء حرارتی، تست ارتعاشات و آزمون های بی وزنی و همچنین کنترل کیفی مکانیزم های فضایی مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد. کتاب می تواند مرجع مفیدی در زمینه طراحی مکانیزم های فضایی برای دانشجویان، کارشناسان و این متخصصین در سطح دروس کارشناسی کارشناسی ارشد و دکتری باشد. امید است این کتاب در بالا بردن سطح علمی پژوهشگران جوان و خلاق کشورمان در حوزه فناوری فضایی سودمند باشد.

شایسته است از تمامی دوستان و دانشجویانی که همکاری همیاری و همدلی نموده و در امور گوناگون تهیه این کتاب یاریمان نمودند به خصوص آقایان دکتر علی ترکاشوند دکتر محمد کرنوکر، مهندس وحید حسن زاده و مهندس علی جعفری تفتی مراتب سپاس قلبی خویش را ابراز نماییم.