علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

روانه سازی منظومه های ماهواره ای کوچک با استفاده از اثر عدم کرویت زمین

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
2 دانشیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
چکیده
در سال‌های اخیر علاقه به استفاده از منظومه‌­های ماهواره‌­های کوچک به دلیل کاهش هزینه و زمان و همچنین قابلیت­‌های بیشتر ماهواره‌­های کوچک، افزایش یافته است. این در حالی‌است که امروزه به دلیل هزینه‌­های زیاد پرتاب، استراتژی‌­های روانه­‌سازی جدید جایگزین روش­های سنتی روانه‌­سازی منظومه‌­ها به مدارهای هدف شده‌­اند. بسته به مأموریت منظومه روش‌­های مختلفی برای پرتاب و روانه‌سازی ماهواره‌­ها در مدار مأموریت ارائه شده‌­اند که در یک تقسیم‌­بندی کلان در یکی از دو دستۀ مستقیم یا غیرمستقیم قرار می­گیرند. در این مقاله یک روش غیرمستقیم برای روانه­‌سازی ماهواره­‌های یک منظومه به چند صفحۀ مداری مورد بررسی قرار گرفته است که روشی بهینه بوده و اساس آن، تغییر صفحات مداری با استفادۀ مثبت از اختلال عدم کرویت زمین در کنار استفاده از زیرسیستم پیشرانش ماهواره است. این روش برای دو منظومۀ ماهواره­ای واقعی با مأموریت­‌های سنجش از دور و ارائه اینترنت جهانی شبیه­‌سازی شده و مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین بر مبنای این روش، استراتژی پرتاب و روانه‌سازی برای یک منظومۀ ناوبری ماهواره­ای منطقه‌­ای با پوشش کشور ایران و با 130 ماهواره، طراحی و پیاده­‌سازی شده است. نتایج به‌دست ‌آمده از نظر زمان لازم برای روانه­‌سازی و  موردنیاز مورد بررسی قرار گرفته است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

  1. Y. N. Razoumny, "Route satellite constellations for earth discontinuous coverage and optimal solution peculiarities," Journal of Spacecraft and Rockets, vol. 54, no. 3, pp. 572-581, 2017, https://doi.org/10.2514/1.A33689.
  2. R. Sandau, K. Brieß, and M. D’Errico, "Small satellites for global coverage: potential and limits," ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 65, no. 6, pp. 492-504, 2010, https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs. 2010.09.003.
  3. N. H. Crisp, K. Smith, and P. Hollingsworth, "Launch and deployment of distributed small satellite systems, " Acta Astronautica, vol. 114, pp. 65-78, 2015, https://doi.org/10.1016/ j.actaastro.2015.04.015.
  4. C. Niederstrasser and W. Frick, "Small launch vehicles–a 2015 state of the industry survey," in 29th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites. 2015, [Online]. Available: https://digitalcommons.usu.edu/ smallsat/2015/ all2015/12/
  5. S. J. Mousavi and R. Zardashti, "Review and analysis: satellite constellations launch methods and deployment strategies," in 5th National Conference on Mechanical and Aerospace Engineering, Tehran, Iran, 2020, (in Persian), [Online]. Available: https://civilica.com/doc/ 1039571.
  6. C. Foster et al., "Constellation phasing with differential drag on planet labs satellites," Journal of Spacecraft and Rockets, vol. 55, no. 2, pp. 473-483, 2018, https://doi.org/10.2514/ 1.A33927.
  7. I. A. Budianto and J. R. Olds, "Design and deployment of a satellite constellation using collaborative optimization," Journal of Spacecraft and Rockets, vol. 41, no. 6, pp. 956-963, 2004, https://doi.org/10.2514/1.14254.
  8. T. J. Zhang et al., "Restricted constellation design for regional navigation augmentation," Acta Astronautica, vol. 150, pp. 231-239, 2018, https://doi.org/10.1016/ j.actaastro .2018.04.044.
  9. H. W. Lee, P. C. Jakob, K. Ho, S. Shimizu, and S. Yoshikawa, "Optimization of satellite constellation deployment strategy considering uncertain areas of interest, " Acta Astronautica, vol. 153, pp. 213-228, 2018, https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.03.054.
  10. J. C. Mc Dowell, "The low earth orbit satellite population and impacts of the spacex starlink constellation," The Astrophysical Journal Letters, vol. 892, 2020, Art. no. L36, https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab8016.
  11. C. J. Fong et al., "Constellation deployment for the FORMOSAT-3/COSMIC mission," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 46, no. 11, pp. 3367-3379, 2008, https://doi.org/ 10.1109/TGRS.2008.2005202.
  12. D. A. Vallado, Fundamentals of Astrodynamics and Applications, 2nd ed. Portland, Microcosm Press, 2001.
  13. J. L. Junkins and H. Schaub, Analytical Mechanics of Space Systems, 2nd ed. American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2009, https://doi.org/10.2514/4.867231.
  14. H. D. Curtis, Orbital Mechanics for Engineering Students, Butterworth-Heinemann, 2020, https://doi.org/10.1016/C2016-0-02107-1.
  15. F. Marchandise, P. Simontacchi, and P. Mathieu, "Method for deploying a satellite constellation," Google Patents, 2021.
  16. G. Di Pasquale, M. Sanjurjo-Rivo, and D. P. Grande, "Optimization of constellation deployment using on-board propulsion and earth nodal regression," Advances in Space Research, vol. 70, no. 11, pp. 3281-3300, 2022, https://doi.org/10.1016/j.asr.2022.09.019.
  17. H. Mahdisoozani, M. Bakhtiari, and K. Daneshjoo, "Developing novel multi-plane satellite constellation deployment methods using the concept of nodal precession," Advances in Space Research, vol. 68, no. 8, pp. 3141-3158, 2021, https://doi.org/10.1016/ j.asr.2021.06.010.
  18. J. A. King and N. J. Beidleman, "Method and apparatus for deploying a satellite network," Google Patents, 1993.
  19. A. Petropoulos, "Low-thrust orbit transfers using candidate lyapunov functions with a mechanism for coasting," in AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference and Exhibit, 2004, https://doi.org/10.2514/6.2004-5089.
  20. C.-J. Fong et al., "Constellation deployment for the FORMOSAT-3/COSMIC mission," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 46, no. 11, pp. 3367-3379, 2008, https://doi.org/10.1109 /TGRS.2008.2005202.
  21. S. Ghazanfarinia, E. Mousivand, M. Khoshsima, and Y. Saffar, "Design of a low earth orbit constellation for regional navigation mission," Journal of Space Science, Technology and Applications, vol. 2, no. 2 , pp. 48-59, 2023, (in Persian), https://doi.org/10.22034/jssta.2022.332468 .1084.
  22. A. Sheikh, "Systematic design of local satellite navigation system for iran region with leo satellites," M.S. thesis, Aerospace Department, AmirKabir University of Technology, Tehran, Iran, 2019, (in Persian).
  23. R. Zardashti and S. Emami, "Spatial geometry design of a low earth orbit constellation for iranian regional navigation satellite system," Journal of Aerospace Technology and Management, vol. 13, 2021, https://doi.org/10.1590/jatm.v13.1215.

  • تاریخ دریافت 16 مهر 1402
  • تاریخ بازنگری 24 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 29 آذر 1402
  • تاریخ اولین انتشار 09 دی 1402