طراحی حسگر مغناطیس‌سنج از نوع فلاکس‌گیت (Fluxgate) قابل بکارگیری در ماهواره‌های نانو

23 آبان 1401

چکیده

حسگر مغناطیسی یا مغناطیس‌سنج وسیله‌ای است که میدان یا گشتاور دوقطبی مغناطیسی را اندازه‌گیری می‌کند و امروزه دو نوع اصلی از آن در کاربردهای مختلف وجود دارد. نوع اول‌، مغناطیس‌سنج میدان کل یا مغناطیس‌سنج اسکالر است که تنها بزرگی میدان مغناطیسی را به ما می‌دهد‌؛ در حالیکه در نوع دوم که همان مغناطیس‌سنج برداری است، خروجی حسگر‌‌، بردار میدان مغناطیسی در قالب سه مؤلفة اندازه‌گیری شده می‌باشد. مغناطیس‌سنج ها به شکل گسترده برای اندازه‌گیری میدان مغناطیسی زمین، در بررسیهای ژئوفیزیکی، تشخیص ناهنجاری های مغناطیسی در انواع مختلف و تعیین گشتاور دوقطبی مواد مغناطیسی بکار می‌روند. به علاوه‌، این حسگر معمولاً در زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت و مدار (AOCS) ماهواره‌های ارتفاع پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد. بهره‌گيري از حسگر مغناطیس‌سنج براي تعيين وضعيت جذاب است‌، زيرا به سمت‌گيري اپتيکي خاصی نیاز ندارد و هنگام روشن شدن مي‌تواند جهت حدودي ميدان مغناطيسي زمين را تشخيص داده و به سیستم کنترل اين امکان را بدهد که هرچند با دقت پايين‌، ماهواره را به سمت زمین جهت‌دهی کند. همچنین‌، از آنجا که در چيدمان عملگرهای یک ماهواره‌ معمولاً گشتاوردهنده‌هاي مغناطيسي جزو انتخاب های طراحان هستند‌، بهره‌گیری از حسگر مغناطیس‌سنج در کنار این عملگر‌، به عنوان یک ضرورت اجتناب‌ناپذير است. در پروژة حاضر‌، طراحی‌ حسگر مغناطیس‌سنج دیجیتال از نوع فلاکس‌گیت که قابل بکارگیری در ماهواره‌های کلاس نانو باشد‌، در سه فاز امکان‌سنجی‌، طراحی مفهومی و طراحی اولیه پیگیری می‌شود‌.

1. هدف گیری خاص این طرح: در این طرح‌، حسگر مغناطیس‌سنج دیجیتال از نوع فلاکس‌گیت به عنوان یکی از حسگرهای متداول مورد استفاده در سیستم کنترل وضعیت ماهواره‌های نانو طراحی خواهد شد؛ به نحوی که خروجی کار‌ با برخورداری از استانداردها و قابلیتهای مورد نیاز‌، امکان ارائه جهت ساخت نمونة عملی قابل بکارگیری در محیط عملیاتی واقعی‌، یعنی مدار فضایی ارتفاع پایین را دارا باشد‌. 2. اهمیت انجام این طرح برای کشور: با توجه به برنامة جامع فضایی کشور‌‌، دستیابی کامل به فناوری طراحی‌، ساخت و قرار دادن ماهواره در کلاسهای وزنی مختلف در فضا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است‌. زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت و مدار از اصلی‌ترین زیرسیستمهای حاضر در یک ماهواره‌ می‌باشد که نقش اساسی در برآورده کردن الزامات مأموریتی آن دارد. توانایی طراحی‌، ساخت و تست حسگرها و عملگرهای بکار رفته در این زیرسیستم‌ و خودکفایی در این زمینه، از جمله موارد ضروری جهت تحقق اهداف عالی درنظر گرفته شده برای صنعت هوافضای کشور می‌باشد‌ و پروژة حاضر نیز در همین راستا تعریف شده است‌. 3. کارهای مشابه انجام شده در داخل یا خارج کشور: شرکت‌های سازندة تجهیزات و قطعات ماهواره در دنیا از توانایی طراحی و ساخت حسگر مغناطیس‌سنج برخوردار هستند. با توجه به نیاز کشور به فرستادن ماهواره به فضا و لزوم خودکفایی حداکثری در این زمینه‌، کار روی طراحی‌، ساخت و تست این حسگر توسط متخصصان داخلی ضروری به نظر می‌رسد‌. 4. چشم انداز طرح و امکان توسعه: با انجام این پروژه‌، خروجی طراحی اولیة یک حسگر مغناطیس‌سنج از نوع Fluxgate در اختیار ما خواهد بود که در ادامه و در کارهای توسعه‌ای بعدی‌، می‌توان از نتایج آن جهت ساخت نمونة عملی بهره برد‌. این نمونه پس از گذراندن تست‌های لازم می‌تواند به عنوان بخشی از زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت‌، در ماهواره‌های نانوی آتی ساخت کشور مورد استفاده قرار گیرد‌.