طراحی بهینه مدار یک ماهواره سنجش از دور با درنظرگرفتن الزامات توانی و کنترل بار حرارتی وارده به ماهواره

نوع مقاله: مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

1 دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

2 عضو هیئت علمی دانشکده علوم و فنون نوین, دانشگاه تهران

چکیده

پارامترهای مداری در قالب یکی از ورودیهای اصلی طراحی زیرسیستم تأمین توان و کنترل دمای ماهواره مطرح است. مواردی مثل زمان سایه، زاویة تابش خورشید به پنلها، آلبدو و تششعات گرمایی زمین به مشخصات مداری ماهواره وابسته است. در این تحقیق با استفاده از روشهای شبیه سازی دقیق، تمامی موارد یادشده در طول مأموریت شبیه سازی شده است و فرایند طراحی بهینة مدار با هدف کمینه کردن تعداد روزهایی از مأموریت که تضمین تأمین توان ماهواره از دست میرود و همچنین، کمینه کردن بار حرارتی وارده به ماهواره و انحراف از معیار استاندارد آن با استفاه از روشهای بهینه سازی فراابتکاری انجام شده است و در نهایت جواب بهینه برای دو پیکربندی متداول ماهواره مقایسه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determine the Optimal Orbit for an Earth Observation Satellite Considering the Power

نویسندگان [English]

  • Asad Saghari 1
  • Hadi Veysi 2
  • A. Reza Kosari 2
چکیده [English]

Orbital parameters are raised as one of the main inputs of electrical power subsystem and thermal control subsystem of a satellite. Some variables such as eclipse time, sun incidence angle to the panels, albedo and thermal radiation of Earth are dependent on satellite orbital features. In this paper, all of the parameters above are simulated using precise simulation methods within the satellite mission. That is, the process of optimal orbital design is performed with the aid of evolutionary optimization methods. This process is aimed at minimizing number of mission days that misses the assurance of satellite power supply in addition to minimizing thermal load exerted to satellite and also its standard deviation. At last, a pair of optimal solutions for two different configurations is compared.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Orbital design
  • optimization
  • Earth observation satellite
  • Electrical power subsystem
  • Simulation

[1] Saghari, A, “Satellite Conceptual Design Algorithmsunder Uncertainty,” (Thesis M.Sc.) K. N. Toosi University of Technology, 2012, pp.17-87 (in persian).

[2] Gilmore, D.G., Spacecraft Thermal Control Handbook Volume I, 2nd ed., David G. Gilmore, Ed. Virginia, U.S.A, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2002, pp. 22-47.

[3] Wertzand, J.R. and Everett,D.F., Space Mission Engineering: The New SMAD, Microcosm Press, Hawthorne, CA, 2011, pp. 641-663.

[4] Taylor, E.R., Evaluation of Multidisciplinary Design Optimization Techniques as Applied to the Spacecraft Design Process, U.S.A, University of Colorado Department of Aerospace Engineering Sciences, 1999, pp.18-29.

[5] Saghari, S., Mirshams, M. and Jafarsalehi, A., “Comprehensive Algorithm and Code for Conceptual Design of an Earth Observation Satellite,” Journal of Space Science and Technology (JSST), Vol. 7, No. 2, Summer 2014, (in persia).

[6] Brown, C.B., Elements of Spacecraft Design, J. S. Przemlenleckl, Ed. Colorado, U.S.A, AIAA, 2002, pp. 315-369.

[7] Fortescue, P., Spacecraft Systems Engineering, 4th ed., Graham Swinerd,John Stark Peter Fortescue, Ed. UK, John Wiley & Sons, Ltd, 2011:351-355

[8] Anderson, B.J, Guidelins for the Selection of Near-Earth Thermal Environment Parameters for Spacecraft Design, NASA, 2001

[9] Rickman, S.L., A Simplified, Closed-Form Method for Screening Spacecraft Orbital Heating Variations, NASA-Lyndon B. Johnson Space Center, Houston, Texas, 2002.

[10] Jacques, L., Thermal Design of the Oufti-1nanosatellite, (Thesis­ M.Sc.), University of Liège, 2009, pp.1-37

Nejati, M., Particle Swarm Optimization (PSO), Research, Isfahan University of Technology, May 2015.