مروری بر اختلال تخلیه الکترواستاتیک در ماهواره و معرفی نرم‌افزار برهم‌کنش پلاسما با فضاپیما

نوع مقاله : علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 دانشکده علوم کاربردی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

امروزه فناوری ساخت و پرتاب ماهواره‌ها یکی از ضروری‌ترین و مهم‌ترین نیازهای هر کشور است. قسمت‌هایی از فضا مانند مگنتوسفر و کمربند‌های تشعشعی و همچنین فعالیت‌های خورشیدی و ذرات پرانرژی خورشیدی پراکنده‌ در فضا، بر ماهواره‌ها و مدارهای الکترونیکی آنها تأثیر می‌گذارند که به نوعی سبب ایجاد اختلال در سیستم الکترونیکی ماهواره می‌شوند. بنابراین برای اینکه ماهواره بتواند مأموریت خود را به‌طور کامل انجام دهد، بررسی شرایط محیطی و آسیب‌های احتمالی آن و جلوگیری از بروز خسارت ناشی از این شرایط محیطی اهمیت پیدا می‌کند. دو پدیدة مهم در مطالعة برهم کنش محیط فضا بر ماهواره یا فضاپیما شارژ سطحی و شارژ عمقی هستند که در این مقاله مبانی آنها تشریح شده است. نظر به اهمیت این دو پدیده نرم‌افزارهایی تخصصی توسعه داده شده است. یکی از نرم‌افزارهای تخصصی در این حوزه نرم‌افزار برهم‌کنش پلاسما با فضاپیما یا به اختصار SPIS می‌باشد. این نرم‌افزار برهم‌کنش پلاسما با فضاپیما امروزه به نرم‌افزار استاندارد اتحادیة اروپا برای مدلسازی و شبیه‌سازی برهم کنش پلاسما با فضاپیما تبدیل شده است. هدف اصلی این مقاله معرفی سازوکار ایجاد اختلال تخلیة الکترواستاتیکی بر ماهواره و در نهایت معرفی نرم‌افزار مذکور است.

کلیدواژه‌ها


[1] D. C. Ferguson, NASA Marshall Space Fligh center, Huntsville, Alabama, 35812, New NASA-STD-4005 and NASA-HDBK-4006, Presented at the 30th International Electric Propulsion Conference, Florence, Italy, September 17-20, 2007.
[2] Davis, V. A., M. J. Mandell, D. C. Cooke, A. Wheelock, J-C. Mateo-Velez, J-F. Roussel, D. Payan, M. Cho, and K. Koga. "Comparison of low earth orbit wake current collection simulations using Nascap-2k, SPIS, and MUSCAT computer codes." IEEE Transactions on Plasma Science 41, no. 12 (2013): 3303-3309.
[3] Guillemant, S., J. C. Matéo-Vélez, V. Génot, P. Sarrailh, A. Hilgers, and Ph Louarn. "Study and simulation of low energy plasma measurement on solar orbiter." In Spacecraft Charging Technology Conference 2014 (13th SCTC). 2014.
[4] Theillaumas, Brigitte, Marc Sévoz, Bjarne Andersson, Thomas Nilsson, Jean-Charles Matéo-Vélez, P. Sarrailh, Benoit Thiébault et al. "Simulation and analysis of spacecraft charging using SPIS-GEO and NASCAP-GEO." In Spacecraft Charging Technology Conference 2014 (13th SCTC). 2014.
[5] Chen, Francis F. "Electric probes, Plasma Diagnostic Techniques, eds. RH Huddlestone and SL Leonard." (1965).
[6] Vaughn, J. A., “Plasma Interactions with a Negative Biased Electrodynamic Tether”, 8th Spacecraft Charging Technology Conference, Huntsville, AL, October 2003.
[7] Olsen, Richard Christopher, Carl E. McIlwain, and Elden C. Whipple. "Observations of differential charging effects on ATS 6." Journal of Geophysical Research 86, no. A8 (1981): 6809-6819.
[8] Robinson Jr, Paul A. Spacecraft environmental anomalies handbook. JET PROPULSION LAB PASADENA CA, 1989.
[9] Benoît, Thiébault, Jean-Charles Mateo Velez, Julien Forest, Pierre Sarrailh, ESA-SPIS-GEO-D7- SUM-2013-03-001.
[10] Tsoline, Mikaelian, Spacecraft Charging and Hazard to Electronics in space, May 2001.
[11] Sanders, N. L., and G. T. Inouye. "NASCAP charging calculations for a synchronous orbit satellite." (1980).
[12] Sengen, Tsukuba, japan Aerospace Explorati Agency, DESIGN STANDARD CHARGING AND DISCHARGING, 2012.
[13] SPIS Home Page, http://dev.spis.org/projects/spine/home/spis (accessed August 2015).
[14] Garrett, Henry B., and Albert C. Whittlesey. Guide to mitigating spacecraft charging effects. John Wiley & Sons, 2012.
[15] Thiebault, B., J. C. Mateo Velez, D. Rodgres, SPIS-GEO Simplified MEO/GEO tool for spacecraft charging.
[16] Jean-Charles Mateo-Velez, Annex 1: spacecraft surface charging in GEO/MEO.