علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

مدلسازی حرارتی محموله لیدار یک ماهواره سنجشی بر اساس ملاحظات طراحی سیستمی و مرور چالش‌های آن

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسندگان
1 استادیار، پژوهشکده سامانه های ماهواره، پژوهشگاه فضایی، تهران، ایران
2 مربی، پژوهشکده سامانه های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
3 کارشناسی ارشد، پژوهشکده سامانه های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
4 دکتری، پژوهشکده سامانه های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
چکیده
به منظور شبیه‌سازی حرارتی از نرم افزار ترمال دسکتاپ استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد طراحی حرارتی باعث شده است که محموله لیدار در شرایط سرد مداری افزایش دمای حدود 38 درجه سانتیگراد را ثبت نماید. همچنین بازه نوسانات دمایی قبل از اعمال طراحی حرارتی در حالت سرد تغییرات دمایی در یک مدار حدود 14 درجه و بعد از طراحی این نوسانات به حدود 5 درجه کاهش یافته است. در شرایط گرم مداری نیز شرایط دمایی بعد از طراحی بسیار بهبود یافته و ماکزیمم دمای عملکردی حدود 27 درجه و متوسط دمایی نیز حدود 22 درجه کاهش یافته است ضمن اینکه نوسانات دمایی نیز 21 درجه کاهش یافته است. افزایش دمایی قابل توجهی در مورد گیرنده بعد از اعمال طراحی حرارتی در شرایط سرد اتفاق افتاده است که البته همچنان در محدوده مجاز قرار گرفته است. این درحالی است که در شرایط گرم بعد از اعمال طراحی حرارتی تغییر زیادی در دمای گیرنده روی نداده است. در مورد بازتابنده شرایط کاملا متفاوت است به نحوی که حداقل دما در شرایط سرد 42 درجه افزایش و حداکثر دما در شرایط گرم 7 درجه کاهش داشته است. ضمن اینکه تغییرات دمایی نیز در هر دو حالت یکنواخت تر شده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] R. H. Couch and et al., "Lidar In-Space Technology Experiment: NASA's first in-space lidar system for atmospheric research," Optical Engineering, vol. 30, no. 1, pp. 88-95, 1991.
[2] J. P. do Carmo and et al., "Atmospheric LIDar (ATLID): pre-launch testing and calibration of the European space agency instrument that will measure aerosols and thin clouds in the atmosphere," Atmosphere, vol. 12, no. 1, p. 76, 2021
[3] D. M. Winker, R. H. Couch and M. P. McCormick, "An overview of LITE: NASA's Lidar In-space Technology Experiment," in Proceedings of the IEEE, vol. 84, no. 2, pp. 164-180, 1996.
[4] M. Lieber, C. Weimer, M. Stephens, and R. Demara, "Development of a validated end-to-end model for space-based lidar systems," in Lidar Remote Sensing for Environmental Monitoring VIII, vol. 6681: SPIE, pp. 117-129, 2007.
[5] G. Ehret et al., "MERLIN: A French-German space lidar mission dedicated to atmospheric methane," Remote Sensing, vol. 9, no. 10, p. 1052, 2017.
[6] G. N. Guentchev, M. M. Bayer, X. Li, and O. Boyraz, "Mechanical design and thermal analysis of a 12U CubeSat MTCW lidar based optical measurement system for littoral ocean dynamics," in CubeSats and SmallSats for Remote Sensing V, vol. 11832: SPIE, pp. 71-98, 2021.
[7] I. Pérez-Grande, A. Sanz-Andrés, C. Guerra, and G. Alonso, "Analytical study of the thermal behaviour and stability of a small satellite," Applied Thermal Engineering, vol. 29, no. 11-12, pp. 2567-2573, 2009.
[8] S. Corpino, M. Caldera, F. Nichele, M. Masoero, and N. Viola, "Thermal design and analysis of a nanosatellite in low earth orbit," Acta Astronautica, vol. 115, pp. 247-261, 2015.
[9] I. Veisi Khanghahi, M. Fakoor, and M. Shahryari, "Optimal Layout Design of a Satellite Considering Thermal Control Subsystem Constraints," Modares Mechanical Engineering, vol. 19, no. 8, pp. 1959-1969, 2019.(in Persian).
[10]M. Mansour Dehghan, M. Ebrahimi, and O. Negaresh, "Small Satellite Thermal Control SubSystem Conceptual Design Optimization Methodology,"Modares Mechanical Engineering, vol. 16, no. 8, pp. 218-228, 2016. (In Persian).
[11] J. B. Abshire, "NASA's space lidar measurements of the earth and planets," in IEEE Photonics Society Meeting University of Maryland, 2011.
[12] K. Parrish and B. Carlson, "The use of high thermal conductivity composites in the satellite bus structure of the wide field infrared explorer," in AIP Conference Proceedings, vol. 387, no. 1: American Institute of Physics, pp. 573-580, 1997.
[13] ECSS Secretariat,“Thermal analysis handbook”, Noordwijk, The Netherlands, ESA Requirements and Standards Division, 2016.
[14] C. Hönninger et al., "Ultrafast ytterbium-doped bulk lasers and laser amplifiers," Applied Physics B, vol. 69, pp. 3-17, 1999.
[15] G. Ma, D. Vukobratovich, T. M. Valente, and M. J. Valente, "Design and construction of an optical system for infrared target simulator," in Targets and Backgrounds: Characterization and Representation, vol. 2469: SPIE, pp. 53-56, 1995.

  • تاریخ دریافت 12 دی 1401
  • تاریخ بازنگری 18 اردیبهشت 1402
  • تاریخ پذیرش 21 خرداد 1402
  • تاریخ اولین انتشار 21 خرداد 1402