پیچیدگی های بی نهایت ساختارهای فضایی خود-Deploying

مهندسان فضایی به طور منظم سیستم های طراحی را طراحی می کنند که باید از ارتعاشات راه اندازی، تحمل خلاء، مقاومت در برابر تابش و عملکرد بدون دخالت انسان برای سال ها، در میان سیستم های زیر نیاز، آنتن ها و ابزار خود استفاده کنند - ساختارهای بزرگ، اغلب شکننده که باید از پیکربندی فشرده و پیچیده به هندسه کامل عملیاتی خود پس از رسیدن به چالش های مهندسی درگیر، موانع عظیم، و جلوگیری از شکست های هسته ای، و ساختار های چند میلیارد دلاری را که می تواند ارائه دهد، ارائه یک ماموریت واحد.

هسته مکانیک: دقیق عملکرد تحت عدم اطمینان

ساختارهای خود-تمرین کننده به مکانیسم هایی متکی هستند که باید از حالت سفت و سخت تغییر یابند – طراحی شده برای مقاومت در برابر شتاب پرتاب – به یک حالت دقیقاً مستقر شده است.چالش اساسی این است که توالی استقرار باید هم تعیین کننده و هم تحمل شرایط اطمینان از خروج باشد. مهندسین از انواع تکنیک های استقرار استفاده می کنند، از جمله لولاهای موتور محور، بهار، سرعت، و پیچیدگی های توده ای خاص، و هر شکل تجاری خاص.

محرک، فریفت و میکرو-Dynamics

پس از سال ها از دستمزد زیر بار، سطوح می توانند سرد شوند یا تجربه ای با رمز بالا داشته باشند. لوبریک ها که برای خلاء طراحی شده اند ممکن است در طول زمان مهاجرت کنند یا تبخیر کنند. مکانیزم استقرار باید بر این نیروها به صورت تمیز غلبه کند. مهندسین اغلب دستگاه های آزاد اضافی مانند محرک های پارافین یا برش های پیو تکنیکیک را اضافه می کنند تا از ساختارهای استاندارد استفاده کنند.[۱۰]

اتصال Kinematic و تکرار

هنگامی که استقرار، ساختار باید به یک هندسه قفل کند که با تحمل های شدید بعدی مطابقت دارد.برای یک آنتن ارتباطی، یک خطای سطحی چند میلی متر در لبه می تواند با چندین decibels به دست آورد. Kinematic و لولاهای دقیق با توقف های سخت برای دستیابی به مهندسین موقعیت تکرار پذیر استفاده می شود.

انتخاب مواد برای محیط فضایی شدید

مواد باید الزامات متناقض را برآورده کنند: جرم پایین، سفتی بالا، مقاومت به اکسیژن اتمی (در مدار زمین پایین)، تحمل نوسانات دما از -200 درجه سانتیگراد به +200 درجه سانتیگراد، و حداقل کامپوزیت های کم وزن مانند نیتروژن کربن و فیبر (CFRP) برای عناصر ساختاری رایج است، زیرا نسبت بالا به وزن بالا و نازک آن ها نیاز به انعکاس دقیق از غشایی دارد که منعکس کننده میکروگیرهای متحرک یا مسدود کننده آن هستند.

۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳- ۳-

آلیاژهای شکل (SMAs) مانند Nitinol یک رویکرد منحصر به فرد ارائه می دهند: آنها می توانند در دمای پایین تخریب شوند و سپس شکل اصلی خود را هنگامی که بالاتر از دمای انتقال گرم می شود بهبود می بخشد، این مکانیسم های ساده و سبک سازی را تسهیل می کند که به جای موتور ها به حرارت الکتریکی متکی هستند.

چالش های خلاء حرارتی و آزمایش

در خلاء فضا، انتقال حرارت هماهنگ وجود ندارد. گرادیان حرارتی در سراسر یک ساختار آنتن بزرگ می تواند باعث گسترش نامتقارن یا انقباض شود، که منجر به برش و از دست دادن تمرکز مهندسان برای تعادل حرارتی است که ساختار را در محدوده دمای قابل قبول نگه می دارد، اغلب با استفاده از عایق چند لایه، سطوح نقاشی شده با eft کنترل شده، و گرم شدن فعال در هنگام عبور از خستگی باعث می شود.

تنها راه برای تأیید قابلیت اطمینان استقرار، آزمایش زمین های خسته کننده مانند ESA] ESTEC ESTEC است که اتاق های بزرگ حرارتی-واکنش را فراهم می کند که در آن استقرار های کامل در شرایط فضایی شبیه سازی شده اند. Zero-gravs، یا پروازهای پارابولی، حتی بهترین آزمایش ممکن است ساعت ها را برای محیط زیست به طور کامل تکرار کند و یا به طور کامل اجرا کند.

کنترل و استقلال: بدون مداخله انسانی

کنترل کننده های زمینی نمی توانند به سرعت به اندازه کافی واکنش نشان دهند تا یک توالی استقرار را هدایت کنند که تنها ده ها ثانیه طول می کشد.کامپیوتر روی صفحه نمایش باید یک توالی پیش برنامه ریزی شده، سنسور ها را نظارت کند و به استراتژی های کنترل حرکتی (۱) ساده برای بازخورد حلقه بسته با استفاده از سنج های فشار، قوی سنج ها یا دوربین های بزرگ مانند ایستگاه های تعمیر شده (F) واکنش نشان دهد.

یکپارچه سازی سنسور و تحمل خطا

مهندسان سوئیچ های محدودیت، کد گذاران و شتاب سنج را برای تأیید اینکه هر دو پا درگیر شده اند، اگر یک سنسور نشان دهنده یک مکانیسم گیر باشد، سیستم می تواند اقدامات اصلاحی را انجام دهد – یک موتور، افزایش گشتاور یا انجام یک چرخه حرارتی برای آزاد کردن یک دستگاه الکترونیکی و مسیرهای فرمان موازی اطمینان حاصل کند که یک نقطه واحد از شکست، متوقف نمی شود.

مطالعات موردی: درس هایی از JWST و آنتن های رادار

تلسکوپ فضایی جیمز وبز به عنوان مثال اخیر و تاریخی آن عمل می کند.(۶/۵ متر آینه تقسیم شده و شیشه خورشیدی با اندازه ی تنیس که بیش از ۵۰ مکانیسم بزرگ استقرار را در اختیار داشت، هر یک از آنها باید بدون عیب و نقص کار کنند. ۱-۳ لایه ی خورشید باید جدا و تنش را بدون استفاده از مهندسان اشک آور در NASA] مرکز تست فضایی خدادار (F) صرف یک توالی کامل و معتبر در یک سال و یک توالی کامل از یک سال و یک دنباله دار شدن از یک دنباله دار.

آنتن های رادار بر روی ماهواره های رصد زمین، مانند ماهواره های Sentinel-1، از آرایه های بزرگ و قابل تنظیم استفاده می کنند، این ها باید دقت سطح را در عرض یک بخش از طول موج (معمولا سانتی متر برای شرکت های C-band) حفظ کنند.چالش زمانی که آنتن باید چرخش کند یا خاموش کننده های مکانیکی آن را شامل می شود.

نوآوری های رانندگی آینده

فناوری های نوظهور حتی وعده های بزرگتر و پیچیده تر خود را ارائه می دهند ساختارهای قابل نفوذ بهره وری بسته بندی بالا و کم جرم را ارائه می دهند، اما آنها نیاز به مدیریت دقیق از گاز باقی مانده و سفتی پس از استقرار دارند. رونق کامپوزیت فوق العاده بالا [F:3LT که باعث می شود اندازه گیری نوار (Fspec) برای حرکت دادن زمان واقعی برای حرکت کند.

نتیجه گیری: هنر ساخت غیرقابل اطمینان

مهندسی آنتن های فضایی و ابزار خود را یکی از چالش برانگیزترین وظایف در هوافضا مدرن باقی مانده است، آن نیاز به درک عمیق از مکانیک، علوم مواد و مهندسی سیستم، همه تحت محدودیت تحمل صفر برای شکست، هر اپراتورهای فضایی موفق - از آشکار شدن آنتن کوچک CubeSat UHF به باله پیچیده از خورشید JWST ارائه شده - نشان دادن یک آزمایش دقیق تر از فضا، و خاموش کردن آژانس های فضایی، به عنوان آژانس های فضایی پیشرفته تر، گسترش یافته و بازسازی فضا، به عنوان آژانس های فضایی، گسترش یافته است.