מערכת לווין עבור משימות מחקר של הירח והמאדים

תכנון מערכות לוויין עבור משימות חקר הירח והמאדים דורש פתרונות הנדסיים שדוחפים מעבר לחלליות קונבנציונליות של כדור הארץ, כמו סוכנויות חלל וגופים מסחריים מאיצים תוכניות לנוכחות מתמשכת על הירח ומשימות אנושיות למאדים, הלוויינים התומכים במאמצים אלה - נתבים, ארצ'רים, אישורים ופלטפורמות ממסר - חייבים לפעול בתנאים קיצוניים, לשמור על אמינות גבוהה על פני תקופות ארוכות יותר, ולהטמיע מטרות מדעיות ותפעוליות יותר ויותר.

המונחים: Satellite system design

כל לוויין המיועד לחיפושי הירח או למאדים חייב לקחת בחשבון קבוצה של גורמים סביבתיים ותפעוליים שונים במידה ניכרת מאלה במסלול כדור הארץ נמוך, הבנה של שיקולים אלה בשלב העיצוב היא חיונית להצלחה המשימה.

עמידות סביבתית

סביבות הירח ומאדים כופים לחצים חמורים על חומרי חלליות ואלקטרוניקה.על הירח, טמפרטורת פני השטח נעה בין -173 ° C בלילה עד 127 מעלות צלזיוס במהלך היום. מאדים חווה קיצוניות דומה, אם כי מתון על ידי האווירה הדקה שלה, עם טמפרטורות פני השטח החל מ -140 מעלות צלזיוס על הקוטבים בחורף עד 20 מעלות צלזיוס במאורת הקיץ, חייב גם להתמודד עם חומרים אלקטרו-מדומים אלה, לחץ דם כהה, ואפקטים קשים על גבי אורכימיים קשים, חום, על פני השטח, על פני השטח, על גבי דלקת ריאות קשים, ואפקטים קשים, חום כהה, חום כהה, אשר דורשות חום כהה, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, טמפרטורה בינונית על פני השטח, טמפרטורה בינונית על פני השטח, טמפרטורה בינונית על פני השטח, על פני השטח, טמפרטורה בינונית על פני השטח, על הקוטביות בחורף עד 20 מעלות צלזיוס בחורף עד 20 מעלות צלזיוס, על פני השטח, על פני השטח, על הקוטביות בחורף עד 20 מעלות צלזיוס, על פני השטח, על פני השטח, על הקוטביות בחורף עד 20 מעלות צלזיוס, על הקוטב

סביבה קרינה

מעבר למגנטיות המגנה של כדור הארץ, לווייני הירח והמאדים נחשפים לקרני קוסמיות גלקטיות, אירועי חלקיקים סולאריים וחגורת קרינה לכודה (למרות שלמאדים אין שדה מגנטי גלובלי) עלול לגרום להפרעות חד-משמעיות, לנצ'אט-אפ, לאפקטים מצטברים, ולהידרדרות של תאים סולאריים ואלקטרוניקה.

כוח אספקה וניהול

(הכוח החשמלי המחודש הוא דם החיים של כל חללית.פאנלים סולאריים הם המקור הנפוץ ביותר למשימות הירח והמאדים, אך הביצועים שלהם תלויים במרחק מהשמש, הצטברות אבק מקומית, וזמינות השמש במהלך שלב המשימה: לדוגמה, לילות הירחיים אחרונים על 14 ימי כדור הארץ, מה שחייב את החללית של RTF2, אשר פועלת לאורך הלילה כדי להסתמך על סוללות או על מגנרטורים רדיואקטיביים (GRT) מקבלים על מחצית השמש, אשר ניתן לצמצום באופן משמעותי, כמו סוללות אוויריטריום של פחמן-אוויר, אשר משמש באופן משמעותי, אשר ניתן לצמצום באופן משמעותי, אשר משמש באופן משמעותי, אשר משמש באופן משמעותי, אשר ניתן לכדי הגבלת זמן של פחמן-אווירה, אשר ניתן לצמצום של פחמן-אוויר, אשר יכול לצמצום של פחמן-אווירה, אשר יכול לכדי סוללות אווירי אוויריטריום של פחמן-אוויר (R2, אשר משמש באופן משמעותי, אשר משמש באופן משמעותי, אשר יכול לצמצום באופן משמעותי, אשר ניתן לכדי הגבלת זמן קצר יותר מסולם של פחמן-אווירהחלופה של פחמן-אווירהחלופה של פחמן-אוויר, אשר יכול להיות מסולם, אשר יכול להיות מסולם, אשר יכול להיות מסולם של פחמן-אווירה

אדריכלות תקשורת

תקשורת עם כדור הארץ ממרחקים ירחיים או מאדים מציגה שקיפות (כ-1.3 שניות עגולות לירח ו-4 עד 24 דקות למאדים), רוחב פס מוגבל, ואת הצורך באנטנות גבוהות ומצביעות מדויקת.לוויינים מולדים יכולים לעתים קרובות לתקשר ישירות עם תחנות קרקעיות, אך משימות מאדים בדרך כלל מסתמכות על לווייןי דחיסה - כגון מאדים Reconnaisance Orbit) או רשתות תיקון CV (Gateer) המופעלות על ידי מערכות הפעלה (GIR) ו-SER) של מערכות הפעלה (GIRFIRFIRSTV) ו-S (REC) ו-SERCIRSTV (GIRSTFIRSTER) או CURS) המופעלות על ידי להקות אחרות, כולל להקות אחרות, כולל להקות אחרות, כולל להקות אבטחה (או מ-SERCERCRAFIRSTERCERCIRFIRSTERCIRSTERS) ו-SERS (GIRSTFIRSTFIRSTERSERSERCIRSTFIRSTOTRO) ו-S (GIRST, כולל להקות אבטחה, כולל לוויינים אחרים, כולל להקות אבטחה, כולל להקות אבטחה

אוטונומיה ותפעול

בגלל עיכובי תקשורת ארוכים, לווייני הירח והמאדים חייבים לפעול באופן אוטונומי לתקופות מורחבות ללא התערבות קרקעית.אutonomy מכסה זיהוי תקלות, התאוששות, תחזוקה למסלול, תזמון כלי, וכניסה למצב בטוח.מערכות מודרניות משתמשות בתוכנה לוחית שיכולה לנתח טלמטארי, להעריך תנאים ולהתאים תוכניות.לדוגמה, ה-FLT של נאס"א:0 מ"מ מ"ר 2020 מפעילה מדגם ניווט אוטונומי ואוויר ללא יכולת למידה מורכבת יותר.

תגיות קשורות Lunar and Mars Satellites

מעבר לשיקולים המרשימים, כל לוויין מורכב ממספר תת-מערכות מפתח שיש להתאים לדרישות הספציפיות של גוף היעד ושלב המשימה.

מערכות הנעה

(הנעה נדרשת לתיקון הזרקת כלי רכב, תמרונים טרפיריים, שילוב של תחנת הרכב, ו de-orbit או סילוק.עבור משימות הירח, הנעה כימית (hypergolic bipropeulant או monopropeant hydrazine) היא נפוצה, בעוד מורדים מאדים עשויים להשתמש במנועי דו-אפנטיים גדולים יותר עבור מסלול מאדים (MO Electric Propulsionvfluation) כגון העברות דחף נמוך יותר ויותר:

מכשירים מדעיים

חבילת המטען מגדירה את החזרה המדעית של המשימה.כלי Common כוללים מצלמות ברזולוציה גבוהה, ספקטרום (חלק בלתי-צפוי, אינפרא אדום, gamma-ray, נויטררון), מכ"ם, מגנטים וגלאי חלקיקים. לדוגמה, מערכת ההפעלה של מכשירי חשמל סולריים (L) משמרת בתנאי הגנה או פליטה) נושאת לייזר (LO), מערכת (LROC), ו-Ricrecerecereicing) כמו מתקני אבטחה (Rice) כגון: Mars-Rice) הדורשים חשמליים (Rice) ו-Rice) של מאדים (Rice) ו-Rice) דורשות טמפרטורה (Rice) של כדוריתרי רדיו (Rice) כולל סוללות (Rice) דורשות חום (Rice) כולל סוללות (Rice) ו-Rice) ו-Rice) דורשות אבטחה (Rice) כולל סוללות (Rice) ו-Rice) ו-Rice) כולל סוללות (Rice) כולל סוללות (Rice) דורשות אבטחה (Rice) כולל סוללות (Rice) ו-Rice) כולל סוללות (Rice) ו-Rice) דורשות לחץ דם נוזלית אבטחה (Ride) כולל מגבלות אבטחה

מערכות חשמל

(הערכים הסולאריים) גדולים לספק כוח שיא במהלך תקופות אור השמש, עם סוללות אחסון אנרגיה עבור ליקוי או ניתוח לילה.עבור נתבים אקוויטוריים הירחיים, משך הליקוי הוא קצר (עד שעה אחת), אך מסלול הירח הנמוך בנטיות גבוהות יכול לייצר ליקויים ארוכים יותר על פני השטח של מאדים, RTFV מופעל על גבי מחסנים המופעלים על ידי השמש, ללא קשר למערךים המופעלים לאחר הנחיתה; לאחרונה משלבים עיצובים אופקיים אופקיים על ידי רדיו מגנטיים (R) באופן איטיים (R) באופן איטיים (RVF) ומשתנים:

מודול תקשורת

מערכות תקשורת עמוק-מרחב דורשות אנטנה גבוהה-גאין (בדרך כלל משקף פרבולי) עבור מטהלינק ב- X-band או Ka-band, בתוספת אנטנה נמוכה-מחדש עבור פיקוד uplink וטלמטארי חירום.עבור מעבורת מאדים שמשרתתתתתתתתתת הודעות רדיו UHF (בדרך כלל 400 מ"ג') משמשות לתקשורת קצרה עם אישורים ותחנות אחסון קרקעיות (NTRA-NTRA) הן זמינות ל-S (אונדפס) אך הן רק ל-S) של רשתות אבטחה מתקדמות.

מערכות סטרקטיות ומערכת ה-rmal Systems

המבנה הלווין חייב להיות קל משקל אך חזק מספיק כדי לשרוד עומסי שיגור, תוך מתן פלטפורמה יציבה עבור מכשירים.חומרים נפוצים כוללים ⁇ אלומיניום-lithium, מרוכבים פחמן-fibers, ופאנלים דבש.שליטה תרמית מושגת באמצעות אמצעים פסיביים (מודולים אולטרה-שכבתיים, מגני קרינה, רצועות תרמיים) ומערכות פעילות (ממים, לולאות, מהירויות חום, מאפשר שימוש בכוכב הלכת הדקה, אך ורקמות חום, אך ממרחקים, אך מאפשר שימוש בטמפרטורות חום, אך ממין, חימום ואווירה, אך ממתכת, אך מכוכב הלכת, אך ממתכת, אך מאפשר שימוש בטמפרטורות חום, אך ממתכת, חימום, אך ממתכת, אך ממתכת, אך מאפשר שימוש בטמפרטורות חום, אך ממתכת, אך ממתכת, חימום, חימום, אך ממתכת, אך ממתכת, אך מאפשר שימוש בטמפרטורות חום, חימום, חימום, חימום, אך מאפשר שימוש בטמפרטורות חום, חימום, חימום, חימום, אך מאפשר שימוש בטמפרטורות חום, מגנטיות, מגנטיות חום, אך ממין, ממין, ממין, ממין, ממרחק חום, ממרחקים, אך ממרחקים פנימיים, מגנטיות חום, מגנטיות חום

On-Board Computing and Software

Command and Data Treatment (C&DH) תת-מערכות להשתמש במעבדים המשתנים קרינה כגון RAD750 (מבוסס על PowerPC) או ב-GGER GR740 (SPARC V8) כולל את מערכת ההפעלה בזמן אמת, תוכנת טיסה עבור בקרת גישה, הגנה, הגנה, ניהול תשלום ופרוטוקולים תקשורתיים. אימות וסימולציות כרוכות סימולציה נרחבת וחומרה-in-in-the-the-the-the-the-the-In-the-the-the-the-the-the-the-the-Intators-Intonomy בדיקות autonomy.

אתגרים ופתרונות

ההיסטוריה של חקר הירח והמאדים מתחדשת עם שיעורים שנלמדו מכישלונות והצלחות. אתגרים משותפים מונעים פתרונות הנדסיים חדשניים.

קרינה חשיפה ומייגציה

ללא השדה המגנטי של כדור הארץ, לווייני הירח והמאדים מצטברים מנה מהירה יותר של קרינה.פתרונות כוללים הגנה על אלקטרוניקה קריטית עם קידוד נקודה (tantalum או tungsten), באמצעות הצבעה משולשת של קרינה מחוסמת על מעגלים רגישים, ובחירת תהליכים מוליכים למחצה (למשל, סיליקון-on-rovator) כי הם רגישים פחות לאפקטים חד-פעמיים, לדוגמה, כלומר, למעט שעונים על פני השטח של זמן, על פני השטח של זמן, כלומר, על פני השטח של זמן, כלומר, על פני השטח של 1-או-או-אוויר (או-אווירהכולל, כלומר, כלומר, על פני השטח של זמן-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-ידי שעון-על-על-ידי שימושים (Rertonertonertonertonertonertonertonertonertonertonertonertonertoner) אשר עדיין נמצאים בשימוש ב-על-on-on-on-על-על-על-על-on-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-ידי

טמפרטורה קיצונית ו-Thermal Cycling

מחזורי הלילה הירח גורמים לרכיבה תרמית חוזרת שיכולה לפצח מפרקים ומדכאים חומרים.מאדים כמו סוללות FLT:0OpportunityFLT:1 ו-FLT:2SpiritF:3rover כמו סוללות רדיו-דלקתיות (RHU) כדי לשמור על אלקטרוניקה חמה במהלך לילות קרים, בעוד פתירים משתמשים צינורות חום וציפוי רגישות משתנה (Fresenti) עבור זמניים קלים נוזליים קלים קצרים, אך הם זקוקים לאטמוספירה (RV) כדי לשמור על מנת לשמור על חום ואורך חום ואורך חום (RV)

שיגור מוגבל של Windows ו-Mas Constraints

חלונות שיגורים נפתחים רק כל 26 חודשים בשל היישור הפלנטרי.זה מניע את הצורך ברכישה ארוכה ועיצוב חזק שיכול לסבול את קטעי לוח הזמנים של מסה הוא תמיד בסכום גבוה; עודף קילו-גרם עולה עלות ההשקה ועשוי לדרוש רקטה גדולה יותר.מהנדסים משתמשים אופטימיזציה מבנית, רכיבים רב-תפקודיים (למשל, פאנל סולארי המשמש גם כרדיומטר), ומכשירי אלקטרוניקה מיניים:2Fight: 1.101Fight: 1.

כנות וגמישות

משימות פני השטח של מאדים נועדו לחיים שלמים של כמה חודשים עד כמה שנים, אבל רבים יותר ציפיות (למשל, FLT:0OpportunityFLT:1 נמשך 14.5 שנים) Reliability בנוי דרך אדמוניות במחזורים קריטיים (מעבדים בודדים, גלגלי תגובה), שמרנים של רכיבים, ובדיקה נרחבת תחת תנאים של זהב LT2: 4, 000 קיבולת גבוהה של מחזורי זמן, 000 אופציונלית, 000 אופציונלית, 000 זמן, 000 שנים של אידיאולוגית, 000)

מגמות עתידיות בעיצוב מערכת לווין

טכנולוגיות מתפתחות ותיקון סדרי עדיפויות של חקר הן עיצוב מחדש של האופן שבו מהנדסים חושבים על פלטפורמות לוויין הדור הבא של הירח ושל מאדים.

פלטפורמות מינימליות ו- Low-Cost Platforms

[ה] הצלחתן של משימות ה- CubeSat למאדים (למשל, FLT:0.10.COREFLT:0.10.17.002Lunar FlashlightFLT:019003) מראה כי חלליות קטנות יכולות להשיג מטרות מדע וטכנולוגיה יקרות ערך.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונות

AI הוא מעבר ממחקר לשימוש מבצעי.על מחשב למידת מחשב יכול לסווג תכונות פני השטח, לזהות omalies בנתונים כלי, ולקדם תוכן קישור.FLT:0PeregrinecioFLT:1, משימה פלנטרית הירחית, משתמשת ב- AI להימנעות מסיכון במהלך הירידה.מכיוון מאדים עתידי עשוי להשתמש בתצפיות AI באופן אוטונומיות של תופעות דינמיות (סערות, עונתיות) ללא שינויים קרקעיים אלה, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם שיפור פקודות מדע הקרקע.

In-Situ Resource Utilization (ISRU)

קציר משאבים מקומיים - כגון ויסות הירח עבור חמצן, קרח מים לדלק, או מאדים CO2 לעיבוד אטמוספירי - יכול להפחית באופן דרמטי את המסה שיש לשגר מכדור הארץ.לוויינים שנועדו לתמוך במבצעי ISRU עשויים לשלב מחסנים מונעים, העברת חשמל או מסכי תקשורת יכולים להיות מערכי חמצן:0 מ"מ , ISRU ExperimentFLTs (מהפכה) כבר על גבי תחנת דלק מגנטית 2.

לווינים סוררים ואדריכלות מחוספסת

במקום להסתמך על לוויין מונוליטי יחיד, משימות עתידיות עשויות לפרוס את החרוזים של חלליות קטנות, שיתופיות הפועלות כמערך חיישן וירטואלי.חילה כזה יכול לספק מדידות מרובות נקודות של האווירה מאדים, השדה המגנטי או הסריאליזם (עם הרבה נחות קטנות על פני השטח) על הירח, חתך של נתבים קוטבי יכול למפות התפלגות מים עם רזולוציה גבוהה יותר.

תקשורת אופטית וקישורים גבוהים של נתונים

(המערכות של לייזר מציעות את שיעור הנתונים 10 עד 100 פעמים גבוה יותר מאשר רדיו באותו כוח, המאפשר שידור של וידאו הגנה גבוהה ומערכת נתונים כלי גדול. נאס"א:0Lunar לייזר DestrationFLT:1 (LLCD) ואת upcoming FLT:2Laser תקשורת RelayationFLT 3 (LC) סולל את הדרך עבור תקשורת אופטית, אך דורש בידוד מהיר יותר, אך ורקמות לטווח קצר יותר.

גירוש גרעיני ל- Faster Transits

[העברת זמן למאדים מ-8-9 חודשים ל-3-4 חודשים] תפחית חשיפה לקרינה לצוותים ופשטה את הלוגיסטיקה (NTP) והנעה חשמלית (NEP) נמצאת בפיתוח על ידי נאס"א ושותפים מסחריים. שלב העברת מאדים המופעל על ידי גרעיני יכול לשמש לאספקת לווייני מטען גדולים או מודולי בתי גידול.

מסקנה

תכנון מערכת לווינית לחקר הירח והמאדים הוא משמעת שמאזנת מגבלות סביבתיות קשות עם רדיפה בלתי פוסקת של גילוי מדעי.משיקולים הבסיסיים של קרינה ושליטה תרמית למגמות האחרונות ב-AI ובמניעה גרעינית, כל תת-מערכת חייבת להיות מונדסת כדי לשרוד ולשגשג מעבר לכדור הארץ.כסוכנויות כמו נאס"א ו-ESA, שהצטרפו למספר גדל והולך של שותפים מסחריים ובינלאומיים, לדחוף לעבר נוכחות אנושית מורחבת על הירח ועל סף מחסומים חדשים, ובסופו של מאדים, ימשיכו להתפתח, בהמשך, ויפעלות, ויפעלות, ויפעלות, ויהפכו לערים חדשים, ויימשכו יותר ויותר, ויימשכו יותר, ויימשכו יותר, ויימשכו יותר, ויהפכו לנתיבי החלל החדש, ויימשכו יותר, ויימשכו יותר, ויימשכו יותר, ויהפכו לנתיבים יותר, ויימשכו יותר, ויימשכו יותר ויותר, ויימשכו יותר ויותר, ויהפכו לנתיבי החללים, ויתפתחוכישורפוחיות חדשות, ויימשכו יותר ויותר, ויימשכו יותר ויותר, ויימשכו יותר ויותר, לתחנות החלל החדש, ויימשכו יותר ויותר, ויימשכו, ויימשכו יותר ויותר, ויהפכו לתחנות החלל החדש, ויהפכו לנתיבים, ויהפכו לנתיבים יותר ויותר, ויהפכו

(ב) ויקרא י"ד:

  • נאס"א:0 (סעיפים 1)
  • ESA's (אנ') ESA's ESA's Exploration Program
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ג) ,0) ,100 כלכלנים (הטכנולוגיה של הרב-מחדש)
  • נאס"א:0 (אנ') , 000 ⁇ ⁇