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Homework Feedback & Why spacecraft structure fails. 祝飛鴻 11/23/2006. Homework Feedback: Multifunctional Structure (MFS) – 成大 / 虎尾科大三組 MEMS - 虎尾科大三組 Formosat-3 Structure – 淡江 Static Load Test - 虎尾科大二組 Advanced Material – 逢甲. Paradigm Shift
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Homework Feedback & Why spacecraft structure fails 祝飛鴻 11/23/2006
Homework Feedback: • Multifunctional Structure (MFS) – 成大/虎尾科大三組 • MEMS - 虎尾科大三組 • Formosat-3 Structure – 淡江 • Static Load Test - 虎尾科大二組 • Advanced Material – 逢甲
Paradigm Shift - same mission with lighter and smaller satellite - Formation Fly
JPL Development Trend (Ref. 1) Ref. 1: JPL Technology for Small Space Missions, Les Deutsch, March 29 2001
多功能結構(MFS)衛星技術 • 電子板設計 • 多重晶片模組(MCM) • 整測程序 • 太空驗證 • 系統架構重組 衛星電子元件 多重晶片模組 多功能結構板 多功能結構衛星 功能板 (無次系統設計) • 結構設計 • 熱控設計 • 平扁軟性電纜 • 電磁干擾 • 製程設計 • 品保程序 MCMs Function Board MEMS衛星元件 MFS Panel MFS: Multifunctional Structure
多功能結構(MFS)衛星發展現況 • NASA New Millennium Program (NMP): • Including Deep Space (DS), Earth Orbiting (EO), and Space Technology series satellites (1995 ~) • US AFRL plug and play avionics project: • Using MFS technology • Started in 1995 with initial operational assessment using the Joint Warfighting Space Demonstration-2 satellites in 2006 • Target to construct 100% plug and play system in 2010 • Micro-Link 1 Satellite: • Under development by Angstrom Aerospace Corporation of Uppsala University, Sweden in partnership with CANEUS NPS Inc. of Canada • Target to bring miniature surveillance satellites into series production that can be launched from modified fighter aircraft
NASA通訊多功能結構板DS-1衛星飛行驗證 (LMCO)
MEMS Component: Sun Sensor Gyro Star Tracker
2006 2004 2018 1991 第二期太空計畫 • 1991年10月行政院通過第一期太空計畫,同時成立國家太空中心,作為我國太空科技發展專責單位。 • 第一期太空計畫(1991-2005) • 建構我國衛星發展基礎 • 完成三個衛星計畫 • 第二期太空計畫(2004-2018) • 深化衛星科技研發能力 • 擴大衛星應用 • 研發國家需求衛星及應用
第二期太空計畫 • 計畫執行期間2004年至2018年 • 主要計畫: • 寬頻通訊衛星 • 後續遙測衛星 • 衛星系統發展 • 太空科技研發 • 前瞻科技發展 • 滿天星計畫 • 探空火箭 • 國際合作
滿天星任務目標 • 發展先進的衛星群(Super-Cluster) • 衛星微小化以利量產及降低發射費用。 • 善用台灣電子產業的特性,開拓發展空間。 • 縮短衛星發展時程,降低經費。 • 開創國際市場的契機。 設計概念 • 強化地面運作功能,簡化衛星設計需求。 • 採用無次系統設計概念(Subsystemless Design) 及,多功能結構技術(Multifunctional Structure Technology)達成衛星本體微小化的目的。 • 以遙測任務為目標,採用小口鏡光學酬載,以 軌道設計及地面影像處理達成高解析度影像。
設計目標 • 衛星本體尺寸: 30 x 15 x 40cm. • 衛星本體重量: 25Kg • 任務軌道: 300 x 950 Km • 任務壽命 2 yrs • 地面影像處理後最佳解析度: 2m • 星系衛星數: TBD • 發射載具: 單枚Falcon-1 發射. 25cm 30cm 40cm 15cm 飛行方向 對地方向
FALCON-I 發射概念 950km 300km
Smart Material • Materials that have one or more properties that can be significantly altered in a controlled fashion by external stimuli, such as stresss, temperature, moisture, pH, electric or magnetic fields: • Piezoelectric materials are materials that produce a voltage when stress is applied. Since this effect also applies in the reverse manner, a voltage across the sample will produce stress within the sample. Suitably designed structures made from these materials can therefore be made that bend, expand or contract when a voltage is applied. • Shape-Memory Alloys are metals that, after being strained, at a certain temperature revert back to their original shape. A change in their crystal structure above their transformation temperature causes them to return to their original shape.
Why spacecraft structure fails? 祝飛鴻 11/23/2006
Unlucky Event • Design Loads vs Coupled Loads Results • Random Vibration Loads • Shock loads Response Prediction Load Source
Unforgivable Event • Design to failure • Analysis oversight • Over testing