نویسنده : راحله آهنى
بازدید : 217
[ 30 May 2005 ]
نگاهى به انواع سازه هاى بادشونده در فضا
در آغاز عصر فضا تنها بالون هاى اكو ? و ? در سال هاى (???? _ ????) در ردیف سازه هاى بادشونده قرار داشتند پس از آن تاكنون سازه هاى باد شونده یا در مرحله ذهنى باقى ماندند و یا به عنوان اهداف تمرینى موشك ها مورد استفاده قرار گرفتند. آنها مى توانستند حجم اشغال شده از پرتاب كننده توسط ماهواره را كاهش دهند. همچنین استفاده از سازه هاى بادشونده در بیشتر مواقع مى توانست باعث كاهش هزینه و وزن شود ولى مدیران پروژه ها به سبب اینكه عملكرد سازه هاى بادشونده در فضا هنوز تایید نشده بود از آنها استفاده نمى كردند اما این سازه ها تا چند سال آینده فرصت زیادى را براى اثبات توانایى هاى خود در فضا خواهند داشت و ممكن است به عنوان یكى از قسمت هاى مهم در طراحى فضاپیماها مورد استفاده قرار گیرند.
در پرواز ماه مه سال (????) تحت عنوان آزمایش آنتن بادشونده (آى اى ئى) در هفتاد و هفتمین ماموریت شاتل هاى فضایى، این دور تسلسل را از بین برد به طورى كه هم اكنون كنفرانس هایى در زمینه سازه هاى بادشونده فضایى برگزار مى شود. همچنین چند شركت دیگر نیز كار بر روى این فناورى جدید را آغاز كرده اند و برخى از آزمایش هاى پروازى براى آنها برنامه ریزى شده است. براساس تخمین آزمایشگاه جت ناسا (جى پى ال) در مورد آنتن هاى انعكاسى استفاده از یك سازه بادشونده براى این قسمت، حجم آن را در حالت جمع شده به یك دهم یك سازه معمولى در پرتاب كننده مى رساند و براساس نظر (جى پى ال) هزینه خود آنتن نیز كمتر مى شود.
تاكنون امكان ساخت سازه هاى فضایى غول آسا، نظیر آنتن هاى هزار پایى یا بادبان هاى خورشیدى با استفاده از سیستم هاى مكانیكى ممكن نبوده است ولى امكان دارد با استفاده از سازه هاى بادشونده این كار عملى باشد. همچنین پیشرفت در ساخت آنتن هاى بزرگ ممكن است منجر به ساخت ماهواره هاى هوشمند نسبت به فركانس رادیویى شود ولى ابعاد آنتن هایى كه با سیستم مكانیكى باز مى شوند حدود ?? متر است و از وسایل گران قیمت و بسیار پیشرفته اى استفاده مى كنند كه شركت (تى آر دبلیو) رهبر آن است.
•وظایف یك سازه بادشونده
- باز كردن و نگه داشتن آرایه هاى خورشیدى
- پیمایش سیاره اى
- سایه بان براى تلسكوپ فضایى
- ایستگاه هاى تحت فشار براى سكونت در فضا یا سطح سیارات، سازه بادشونده ترانس هاب كه در ماژول اقامت فضانوردان ایستگاه فضایى بین المللى ممكن است از آن استفاده شود مى تواند حجم مورد استفاده را به سه برابر افزایش دهد. به گفته جان مایك لونگ معاون توسعه سیستم هاى پروازى شركت اسپیس هاب، این شركت به همراه شركت ورتیگو در حال كار بر روى یك تونل بادشونده است كه ارتباط بین كابین شاتل و ماژول اسپیس هاب را برقرار مى سازد و در مقایسه با تونل آلومینیومى فعلى این كار مى تواند موجب صرفه جویى معادل چندین هزار كیلوگرم در وزن و ایجاد یك فضاى آزاد براى محموله هایى كه لازم است قبل از تحت فشار قرارگرفتن تونل قابل انعطاف باز شوند، گردد.
- بادبان هاى خورشیدى بسیار سبك به منظور استفاده از فشار فوتون هاى نور خورشید
- بالن هایى به منظور انجام عملیات در اتمسفر سیارات، مانند بالن فرانسوى كه در سیاره زهره به عنوان قسمتى از ماموریت هاى وگا ? و ،? اتحاد جماهیر شوروى سابق آزمایشاتى را براى جمع آ ورى اطلاعات انجام داد.
- آنتن هاى انعكاسى
- آینه هاى تلسكوپ نوریف، امكان انجام این كار به سبب نیاز به دقت بسیار بالا دور از دسترس به نظر مى رسد. بادشونده هاى پیچیده نظیر بازتابنده ها معمولاً از دو جزء سازه و پوسته نازكى كه سازه آن را نگاه مى دارد تشكیل شده است. در واقع ضخامت سازه بیشتر و نسبت به پوسته، حاوى فشار بالاترى است. در «آى اى ئى» سه پایه ها و حلقه پیرامونى داراى ضخامت و حفاظت شفاف آن ?????/? سانتى متر ضخامت دارند و با فشارpsi ????/ 0 باد مى شوند. (آى اى ئى) یك بادشونده دقیق نیز بود میزان انحراف سطح بازتابنده كه بر روى زمین اندازه گیرى شده بود باید در محدوده ? میلى متر یا یك پانزده طول موج ? گیگاهرتز باند S قرار مى گرفت تا دقت كافى براى الگوى تشعشعى مناسب را داشته باشد اما تمام كاربردها به چنین دقتى نیاز ندارند.
•پرواز اولین بادشونده
شركت لگارد كه از سال ???? در امر بادشونده هاى دقیق فعالیت دارد و هم اكنون در آنها متخصص شده است آى اى ئى را با قطر ?/?? متر به پرواز درآورد. این شركت تاكنون حدود ??? بادشونده ساخته است كه تمام آنها سرجنگى هاى شبیه سازى شده به عنوان اهداف تقلبى (بدلى) در كلاهك موشك قاره پیما بوده اند و آى اى ئى و بالن هاى اكو تنها بادشونده هایى هستند كه تاكنون پرواز كرده و هدف تقلبى نبوده اند.
•مشكلات سازه هاى بادشونده در فضا
- نشتى هاى ناشى از نقص هاى مكانیكى در صورت برخورد شهاب سنگ هاى بسیار كوچك
- تغییر خواص مواد در اثر قرار گرفتن مدت طولانى در فضا
- باز شدن نامناسب
در حجم هاى بزرگ مرحله بازشدن و قرارگرفتن در فضا ممكن است در اثر گیركردن بادشونده به وسایل فضاپیما یا به خود دچار به هم ریختگى و نقص شود.
- نیروهاى عكس العملى ایجاد شده هنگام به هم ریختگى سازنده بادشونده در حین باز شدن مى تواند منجر به خروج فضاپیما از محدوده كنترل وضعیت خود شود.
(آى اى ئى) در حالى كه برخى از امیدهاى سازندگان را به ثمر رساند تعدادى از نقاط مشكل را نیز برطرف كرد.
آنتن قبل از باد شدن به صورت منظم توسط یك صفحه متصل به فنر به سمت بیرون رانده خواهد شد، در واقع زمانى كه در محفظه ها باز مى شوند هواى باقى مانده و خاصیت ارتجاعى مواد فشرده شده سبب مى شوند كه آ نتن قبل از اینكه فعال شود از صفحه متصل به فنر منحرف شود در نتیجه هنگام باد شدن آنتن در محدوده زیادى نوسان خواهد داشت و عقب خود را به یكى از پایه هایش گیر مى اندازد و بارهاى وارده ناشى از این نوسان باعث لرزش ?? تا ?? درجه اى مى شوند.
در هنگام آزمایش، آنتن ها به شكل دلخواه باز مى شوند اما بازتابنده ها و كاناپى هاى عدسى شكل در زمان باز شدن با مشكل مواجه شده و پس از ?? دقیقه وضعیت آنتن در محور پیچ به هم خورده و موجب شتاب گیرى آن تا مقدار دوره تناوب یك دور در ثانیه مى شود كه احتمالاً دلیل آن بروز نشتى است. ساخت یك آنتن پیشرفته و توسعه فناورى هاى مربوطه الزامى است. به گفته كاستاس كاساپاكیس رئیس شركت لگارد، این شركت تصور مى كند كه مشكلات را مهار كرده و مى تواند با ?/? میلیون دلار یك آنتن دیگر بسازد اما این آنتن پرواز نخواهد كرد. زیرا پرواز فضایى داراى هزینه بالا بوده و توسعه سازه هاى بادشونده ها با كمبود بودجه مواجه است.
پروژه اغلب با شانس به راه خود ادامه داده است. سازمان برنامه هاى تجربى فناورى ناسا به منظور آزمایش فناورى هایى كه باید عملكرد درست آنها در فضا اثبات مى شد، پروژه اى را ارائه كرد كه شركت لگارد با پیشنهاد طرح به آن پاسخ گفت. دریافت یك پروژه ?? میلیون دلارى صرف نظر از هزینه پرواز شاتل كه به عنوان بخشى از یك برنامه دنباله دار در مورد بادشونده ها مطرح نبود و نتیجه رقابت پیشنهادهایى بود كه براى كار با سازه هاى بادشونده چیزى در دست نداشتند. بنابراین عجیب نیست كه دیگر پروازى انجام نگرفت.
به همین دلیل بودجه بالا موجب شده است كه هزینه برنامه هاى فضاپیماها كاهش یابد و این كاهش سبب شده نگاه مدیران به سمت استفاده از فناورى هاى نوینى كه هنوز توانایى آنها در فضا تائید نشده مانند سازه هاى بادشونده معطوف شود و به خاطر رشد نیازها، ناسا و وزارت دفاع ممكن است مجبور شوند تا توانایى هاى سازه هاى بادشونده در فضا را به منظور انجام ماموریت هاى معینى تائید كنند، به خصوص در زمانى كه آى اى ئى هنوز در خاطر بسیارى از افراد مانده است.
•پروژه هاى پرواز آتى
- یك آرایه خورشیدى بادشونده نمونه اولیه توسط لگارد تحت نظارت آژانس دفاعى پروژه هاى تحقیقاتى پیشرفته ساخته شد كه در یك آرایه كوچك ??? واتى قادر به تولید توان ?? وات در هر كیلوگرم بود، كمى یه لوسكى و كاساپاكیس معتقدند كه این مقدار را به راحتى مى توان تا میزان ?? وات در كیلوگرم افزایش داد، مقدار بسیار پیشرفته مكانیكى موجود ?? وات در كیلوگرم است كه در فضاپیماهاى دیپ اسپیس به كار گرفته شده است. ناسا در ژانویه ?? تصمیم گرفت كه از آزمایش ارائه لگارد به عنوان بخشى از آزمایشات آزمایشگاه تحقیقاتى نیروى هوایى پشتیبانى به عمل آورد.
- ارائه محافظ خورشیدى براى نسل آینده تلسكوپ فضایى ان جى اس تى به دنبال تلسكوپ فضایى هابل چندین فناورى مختلف به منظور ایجاد محافظ ?? در ?? مترى براى نسل آینده تلسكوپ فضایى مدنظر قرار گرفته است. كمى یه لوسكى مى گوید استفاده از سازه هاى بادشونده نسبت به دیگر فناورى ها حجم و وزن كمترى خواهد داشت و یك نمونه از آن با مقیاس یك سوم در سال ???? و هفتمین ماموریت شاتل به فضا پرتاب شد.
- تجربه یك آرایه خورشیدى بادشونده ??*? مترى براى آزمایش نمونه مقیاس واقعى به منظور استفاده در طراحى آرایه خورشیدى ?? كیلوواتى دیپ اسپیس ?- چمپولیون.
- استحكام لازم براى سازه در پروژه مشترك وزارت دفاع، دوور، جى پى ال و لگارد توسط یك رزین ترموست سخت تامین شد و در سال ???? توسط شاتل پرتاب شد.
- آنتن رادار روزنه اى تركیبى به همراه عناصر تشعشعى كه توسط پوسته بسیار مسطح حمل مى شود، پیشنهاد جى پى ال ناظر به لگارد و دوور است و توسط شاتل فضایى در فاصله سال هاى ???? تا ???? پرتاب شد.
- وسیله انتقال مدار خورشیدى یك تمركزكننده خورشیدى بلوك گرافیتى را كه داراى مسیرهایى براى انبساط سوخت هیدروژنى و یا تولید توان ترمونیك است به منظور تامین پیش رانش مورد نیاز به جابه جایى مدارى گرم مى كرد.
پروژه نیروى هوایى بوئینگ و هانتینگتون بیچ از فناورى متمركزكننده هاى بادشونده (اس آر اس) به عنوان طرح اصلى استفاده مى كند.
- دیپ اسپیس ? در ماه مه ???? مشخص شد، مشخصات طرح توسط سازمان ملى جو و اقیانوس آمریكا نوا مشخص مى شود كه تمایل به انجام ماموریت ژئواستورم به منظور پیش بینى شروع اختلالات ناى از باد هاى خورشیدى ?? دقیقه زودتر از آغاز آنها را دارد. قرار بود این امر با قرار دادن فضاپیما در فاصله ?/? میلیون كیلومترى در نزدیكى خط و اصل زمین و خورشید انجام شود. بادبان خورشیدى نیروى لازم را به منظور ایجاد سرعت زیرمدارى ماموریت ژئواستورم تامین مى كرد.
اگر جى پى ال بادبان خورشیدى را براى دیپ اسپیس ? قبول كند اولین قدم طرح ژئواستورم برداشته شده است.
- بادبان خورشیدى ??*?? مترى فضاپیماى سرى ژئواستورم است. براى تحمل بار ?? گرم بر مترمربع بادبان وزنى معادل ?? گرم بر مترمربع دارد كه نزدیك به حد فناورى فعلى است پوسته آن نیز داراى ضخامتى كمتر از یك چهارم میلى متر از جنس مایلار خواهد بود كه قبلاً در آى اى ئى استفاده شده است.
- بهره بردارى رصدخانه ملى اختر شناسى رادیویى از ماموریت جى پى ال در مورد تداخل سنجى پیشرفته بین زمین و فضا كه از یك آنتن بادشونده ?? مترى كه در باند ??-? گیگاهرتز واقع در یك مدار بیضوى به فاصله ?? هزار كیلومترى كار مى كند بهره مى برد. فناورى سازه هاى بادشونده اجازه مى دهد كه ارایز را بتوان با پرتاب كننده دلتا انطباق داد و ?? میلیون دلار در مقایسه با پرتاب توسط اطلس ? صرفه جویى كرد و به نظر مى رسد كه ارایز در سال ???? پرتاب شود زیرا دقت بادشونده هاى پیشرفته فعلى ? تا ? میلى متر است این مقدار پنج برابر كمتر از ?/? میلى مترى است كه براى باند ?? گیگاهرتز مورد نیاز است اما این دقت براى باند هاى پایین تر كافى است یك آینه ثانویه تغییرشكل پذیر از جنس ماده مركب گرافیكى ?/? مترى خطا هاى انعكاسى اولیه را جبران خواهد كرد.همچنین كمى یه لوسكى نیز مى گوید: این تكنیك خاص دست یافتنى تر از تلاش جهت بالا بردن دقت باد شونده ها است.
كاساپاكیس در شركت لگارد تصور مى كند كه دقت بالاتر با توسعه مواد و كار هاى دیگر ممكن است اما بودجه فراوانى باید صرف آن شود و با خوش شانسى ممكن است بادشونده ها به دنبال موتور هاى راكت یونى حركت كنند.
با سرمایه گذارى هاى اخیر راكت هاى یونى عملكرد عالى خود را در ماهواره مخابراتى هیزو و دیپ اسپیس ناسا اثبات كرده اند و بادشونده ها در نهایت ممكن است به پشتیبانى مالى دست یابند كه بتوانند هزینه یك یا دو پرواز را تامین كنند.
با تشكر از صنایع هوافضا
طراحی وب سایتفروشگاه اینترنتیطراحی فروشگاه اینترنتیسیستم مدیریت تعمیر و نگهداریسامانه تعمیر و نگهداری PM سامانه جمع آوری شناسنامه کامپیوتر سیستم جمع آوری شناسنامه کامپیوتر سیستم مدیریت کلان IT طراحی وب سایت آزانس املاک وب سایت مشاورین املاک طراحی پورتال سازمانی سامانه تجمیع پاساژ آنلاین پاساژ مجازی