۱-۱ مؤلفه های شتاب جاذبه را بصورت زیرمی باشد: ۵۲
۱-۲ مدل باد خورشیدی پارکر به صورت زیر محاسبه می گردد. ۵۳
۱-۳ برای محاسبه پارامتر های میدان مغناطیسی، مؤلفه های برداری میدان X^‘، Y^‘و Z^‘در مختصات ژئودزی به صورت ذیل محاسبه میشوند: ۵۵

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۱-۴ پارامترهای ناشی از اتمسفر زمین ۵۷
۱- میدان مغناطیسی چیست ؟ ۶۳
۲- مبانی فیزیکی پیچه هلمهولتز ۶۴
۲-۱ میدان مغناطیسی حلقه ۶۵
۲-۲ پیچه هلمهولتز و میدان مغناطیسی آن ۶۷
۲-۳ ویژگی و کاربردهای حلقه های هلمهولتز ۶۹
۲-۴ تغییرات میدان تولیدی توسط حلقه های هلمهولتز در فضای بین حلقه ها ۷۰
۲-۴-۱- جابجایی در راستای محور حلقه ها ۷۰
۲-۴-۲- جابجایی عمود بر راستای محور حلقه ها : ۷۸
۲-۴-۲-۱- نحوه محاسبه مؤلفه های مغناطیسی در یک نقطه از فضا ۷۸
۲-۴-۲-۲- میدان تولیدی توسط دوجفت حلقه ۹۳
۲-۵ القاء و القاء متقابل ۹۴
۲-۶ شار میدان مغناطیسی : ۹۶
۲-۷ اصل القاء ۹۸
۲-۸ نیروی محرکه الکتریکی : ۹۸
۲-۹ قانون القاء فارادی ۹۹
۲-۱۰ قانون لنز ۱۰۰
۲-۱۱ پدیده خود القایی و ضریب خود القایی ۱۰۰
۲-۱۲ القاء متقابل ۱۰۱
۲-۱۳ فرمول نویمن ۱۰۳
۲-۱۴ تاریخچه حلقه های هلمهولتز ۱۰۵

تصویر ۱-۱- شمایی از خطوط میدان مغناطیسی زمین ۲۱
تصویر ۲- شمای جریان پلاسما در اطراف زمین ۲۳
تصویر ۳- نمای ماهواره اورستد ۲۸
تصویر ۴-نمای روبروی ماهواره چمپ ۳۰
تصویر ۵- ماهواره SAC-C در مدار ۳۲
تصویر ۶-مناطق پایش گر در نقاط مختلف زمین ۳۴
تصویر ۷- میدان تولیدی ت.سط سیم حامل جریان ۶۲
تصویر ۸- میدان در نقطه ای روی محور تک حلقه ۶۴
تصویر ۹- حلقه های هلمهولتز ۶۵
جدول ۱- معرفی مدل های مختلف ژئومغناطیسی و مشخصات آنها ۱۹
جدول ۲-دامنه تغییرات اجزاء مغناطیسی و GV در سطح زمین ۲۷
جدول ۳- حل مثال عددی برای مدل شتاب ناشی از میدان جاذبه زمین ۵۲
جدول ۴- مدل پارامتر های ناشی از میدان مغناطیسی زمین ۵۶
جدول ۵- مدل پارامتر های ناشی از اتمسفر زمین ۵۸
مقدمه
ماهواره ها ابزار و تجهیزاتی بودند که انسان با دستیابی به آنها توانست به امکانات و توانایی هایی دست یابد که تا آن زمان فقط آنها را در رویا و خیال می دید . در واقع انسان توانست به چشم ها و بازوهایی دست یابد که به وسیله آنها بتواند در محیطهایی حضور یابد که امکان حضور فیزیکی اش در آنها وجود نداشت . به سرعت این تکنولوژی جدید جای خود را در زندگی بشر پیدا کرد و توانست به عاملی تعیین کننده در امور زندگی بشر از فرهنگی و اقتصادی گرفته تا نظامی و سیاسی ، تبدیل شود .
با آغاز به کار اولین ماهواره مباحث جدیدی نیز مطرح شد که اهمیت و ارزشی کمتر از خود ماهواره نداشت . اکتشاف درباره محیط فضا و یافتن عوامل تأثیر گذار بر سامانه های فضایی^[۱] ، نحوه تأثیر پذیری سامانه های فضایی از این عوامل مؤثر ، چگونگی مقابله و کنترل این عوامل و در صورت امکان استفاده مفید از آنها ، راهکارهای افزایش طول عمر سامانه های فضایی و بالا بردن قابلیت اطمینان آنها ؛ از مهمترین موضوعاتی بودند که ذهن دانشمندان را به خود مشغول کردند . البته علاوه بر جنبه های علمی نمی توان انکار کرد مسائل مادی و هزینه بسیار بالای ساخت یک سامانه فضایی ( و با توجه به شرایط و نیازهای فعلی کشور ما ماهواره ) از مهمترین انگیزه هایی استکه به این مسائل ارزش می بخشید . در اینجا بود که برای نخستین بار بحث آزمایش و تست پیش از پرتاب ماهواره ها ( با دیدی جامع تر سامانه های فضایی ) و شبیه سازی محیط فضا و عوامل تأثیرگذار آن بر ماهواره مطرح شد .
از دید اینجانب عوامل تأثیر گذار فضایی را می توان در دو دسته تقسیم بندی کرد ؛ دسته اول عبارتند از عواملی که اساساً ماهیت مادی دارند و بدنه ماهواره در مقابل تأثیر گذاری آنها مانند سدی عمل می کند . ریز اجرام فضایی و شهابها ، ذرات سنگین و پرانرژی حاصل از تابشهای خورشیدی (بادهای خورشیدی ) ، غلظت محیط و بحث اصطکاک و تولید پسا در ارتفاعات پایین از دسته عواملی هستند که تأثیری مادی و اصطلاحاً مکانیکی بر ماهواره می گذارند .
اما دسته دوم عبارتند از عواملی که ماهیت غیر مادی داشته و بدنه ماهواره بر عمق تأثیر آنها بی تأثیر است . در واقع این عوامل کل ماهواره از بدنه گرفته تا زیرسیستمهای داخلی را یکجا تحت تأثیر قرار می دهند . از مهمترین این عوامل میدان گرانش زمین و دیگر اجرام آسمانی و نیز میدان مغناطیسی زمین ( به دلیل اینکه ماهواره در فضای مغناطیسی زمین قرار دارد ) هستند .
هرچند که میدان مغناطیسی به عنوان یکی از تاثیر گذارترین عوامل خارجی در تعیین طول عمر و قابلیت اطمینان ماهواره ها ( تا حدودی دیگر سامانه های فضایی ) در پاسخگویی به نیازهای مأموریتی بسیار مؤثر است اما اطلاعات ما درباره آن بسیار اندک است . حتی ما درباره اینکه آیا در اطراف کرات آسمانی دیگر در منظومه ما و یا در اطراف کرات منظومه های دیگر میدان مغناطیسی وجود دارد یا نه اطلاعات مستدلی نداریم . ولی از آنجاییکه دانشگاهها و مؤسسات تحقیقاتی در دنیا در حال تدوین نقشه مغناطیسی فضا هستند ^[۲]، جای امید وجود دارد . این در واقع گام آغازین در راه تحقیقات الکترومغناطیس فضایی است که البته از سالها پیش بخش مطالعاتی آن آغاز شده است .
همانطور که بیان شد میدان مغناطیسی یکی از مهمترین عوامل تأثیر گذار بر ماهواره محسوب می شود که به واسطه ماهیت غیر مادی اش تمام اجزاء ماهواره از بارمحموله گرفته تا زیرسیستمهای مختلف را یکجا تحت تأثیر قرار می دهد ؛ به عنوان نمونه میدان مغناطیسی بر اجزاء مخابراتی ماهواره ( چه به عنوان بارمحموله ماهواره های مخابراتی و چه به عنوان زیرسیستم مخابرات^[۳]) تأثیر گذار است ؛ همین میدان با تغییر خطوط میدان مغناطیسی در داخل موتورهای حالت گاز و اصطلاحاً الکتریکی یا یونی بر میزان تراست و ضربه ویژه قابل استحصال از آنها تأثیر می گذارد ؛ میدانهای مغناطیسی با توان بالا این پتانسیل را دارند که بر دوربینها و سنسورهایی که به عنوان بارمحموله مورد استفاده قرار می گیرند تأثیر گذارده و راندمان کاری آنها را کاهش دهند . از سوی دیگر این میدان مغناطیسی
است که بر ذرات بار دار پر انرژی اثر می کند و خط سیر آنها را مشخص کرده و به آنها انرژی مضاعف می دهد و با انرژی و تکانه بسیار آنها را بر بدنه ماهواره ، آرایه های خورشیدی و دیشها و آنتنها می کوبد و به شدت موجب افت در کارایی آنها و کاهش طول عمر آنها و به دنبال آن کاهش طول عمر ماهواره می شود . برای مثال برای آرایه های سیلیکونی در مدار LEO افت راندمان سالانه به ۳.۷۵% می رسد که ۲.۵۰% آن ناشی از برخورد ذرات باردار پر انرژی است]۲ [.
از سوی دیگر یکی از با سابقه ترین ابزارهای کنترلی ماهواره ها مگنتورکرها هستند . مگنتورکرها با اندرکنش با میدان مغناطیسی زمین این توانایی را دارند تا ماهواره را در راستای دو محور کنترل کرده و یا پایدار کنند و یا از روی چرخهای مومنتومی بار برداری کنند . دوپل مغناطیسی تولیدی برای مگنتورکرها مهمترین و برای کنترل ماهواره تعیین کننده ترین فاکتور است . تاکنون هیچ راه مستقیمی برای تست بزرگی دوپل تولیدی مگنتورکرها ارائه نشده است ]۵ [. در این پایان نامه بعد از تأکید بر تمامی توانایی های شبیه ساز میدان مغناطیسی ، نگاهی ویژه به اندرکنش بین شبیه ساز و مگنتورکر شده و الگوریتم و روشی برای تعیین دوپل تولیدی مگنتورکر مفروض با بهره گرفتن از ” شبیه ساز میدان مغناطیسی ” ارائه شده است .