2025-12-15
- نعم
أنظمة الملاحة الباطنية (MEMS) هي جهاز ملاحة عالي الدقة المصنوع على أساس تكنولوجيا الكهرباء الكهربائية.وهي تتكون أساسا من الموجات المتحركة MEMS (لقياس السرعة الزاوية)، مقاييس تسارع MEMS (لقياس التسارع) ووحدات معالجة البيانات. دون الاعتماد على المراجع الخارجية مثل إشارات الأقمار الصناعية أو المحطات الأساسية الأرضية،يمكن أن تحسب موقف بشكل مستقل، سرعة وموقف المعلومات عن طريق استشعار حالتها الحركة الخاصة. هذه ميزة "الملاحة المستقلة" تجعلها خيار مثالي للبيئة القاسية من الفضاء.
- نعم
بالمقارنة مع أنظمة الملاحة الثابتة التقليدية للطيران والفضاء ، تتمتع الملاحة الثابتة لـ MEMS بثلاثة مزايا رئيسية:المصغرة، التصميم الخفيف والتكلفة المنخفضةيمكن تقليص مكوناتها الأساسية إلى مقياس المليمتر، مع وزن يتراوح من عدة غرامات إلى عشرات غرامات واستهلاك الطاقة منخفضة إلى مستوى الميليواط. علاوة على ذلك، يمكن إنتاجها بكميات كبيرة،تلبية مثالية للطلب الأساسي للمركبات الفضائية "لخفض الوزن وتحسين الكفاءة"وفي الوقت نفسه، بعد معالجات تعزيز خاصة مثل مقاومة الإشعاع ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة العالية، يمكن أن تتحمل الملاحة الثابتة MEMS الظروف الفضائية القاسية بما في ذلك الفراغ،الإشعاع القوي والتغيرات الحرارية الشديدة (-200 درجة مئوية ~ + 120 درجة مئوية)، مع استقرارها وموثوقيتها التي تصل إلى معايير الفضاء الجوي.
تحتاج الأقمار الصناعية إلى الحفاظ بدقة على موقفها أثناء التشغيل المداري (على سبيل المثال، محاذاة الألواح الشمسية مع الشمس وهوائيات الاتصال مع الأرض) ،مهمة يتم تنفيذها بشكل أساسي بواسطة أنظمة الملاحة الثابتة MEMSمن خلال قياس السرعة الزاوية في الوقت الحقيقي وتغيرات الموقف من الأقمار الصناعية، فإنه يوفر دعم البيانات لنظام التحكم في الموقف،محركات القيادة مثل الدفع والعجلات التفاعلية لضبط الموقف في الوقت المناسب وضمان التشغيل المستقر للقمر الصناعي.
على سبيل المثال، في كوكبات الأقمار الصناعية للاتصالات في المدار الأرضي المنخفض (مثل ستارلينك) ، يحتاج كل قمر صناعي إلى إكمال التبديل المداري ومعايرة الموقف بسرعة.أصبحت الملاحة الثابتة MEMS المكون الأساسي للملاحة لنشر الدفعات بسبب مزاياها من "الرد السريع والحجم الصغير"بالنسبة للمسبارات الفضائية العميقة (مثل مركبات المريخ وكشافات الكويكبات) ، فإن الملاحة في الوقت الحقيقي التي تعتمد على إشارات القياس عن بعد الأرضية مستحيلة في الفضاء العميق بعيدًا عن الأرض.الملاحة الثابتة MEMS، جنبا إلى جنب مع أجهزة تتبع النجوم والساعات الذرية، تشكل نظام الملاحة الذاتية لضمان المسبار تحلق بدقة إلى الجسم السماوي الهدف.
في المركبات الفضائية المأهولة مثل المركبات الفضائية المأهولة والمحطات الفضائية، تقوم الملاحة الثابتة MEMS بمهمة حاسمة "مستوى دعم الحياة".سرعة وموقف المركبة الفضائيةتوفر بيانات دقيقة للتعديل المداري والالتقاء والرسوولكن أيضا يمكن أن تؤدي بسرعة برنامج التحكم في الموقف الطارئ في حالة الطوارئ (مثل فشل الارتباط بين المركبة الفضائية والمحطة الفضائية، أو موقف غير طبيعي للكبسولة العائدة أثناء إعادة الدخول إلى الغلاف الجوي) ، مما يضمن سلامة رواد الفضاء.
عندما تعود كبسولة العودة إلى الغلاف الجوي، ستشهد ارتفاعاً كبيراً في درجة الحرارةالعمل بالتنسيق مع أنظمة الملاحة بالأشعة تحت الحمراء ونظم التحكم بالمظلات، يحسب بدقة موقف ووضع كبسولة العودة لضمان هبوطها بأمان في موقع الهبوط المحدد مسبقاً.تم دمج وحدة الملاحة الثابتة المصغرة في ملابس الفضاء خارج المركبة، الذي يراقب في الوقت الحقيقي موقف حركة رواد الفضاء و يوفر مرجعية الملاحة للأنشطة خارج المركبة.
مع تطوير تقنيات الخدمات الفضائية في المدار (مثل صيانة الأقمار الصناعية وإزالة الحطام الفضائي وتجميعها في المدار) ،أصبحت الروبوتات الفضائية (أذرع الروبوتات والروبوتات المتنقلة المستقلة) معدات أساسية، والملاحة الثابتة MEMS هي مفتاح "التشغيل الدقيق". يمكن أن يكتشف في الوقت الحقيقي الحركة المشتركة والانحراف الموقع من الروبوتات،ضمان الذراع الروبوتية بدقة التقاط الأقمار الصناعية، يكمل استبدال المعدات، أو يمكّن الروبوت المتنقل من التحرك على طول المسار المحدد مسبقاً خارج مقصورة المحطة الفضائية.
على سبيل المثال، عندما الذراع الروبوتية من محطة الفضاء الدولية (ISS) نقل رواد الفضاء ونقل البضائع،بيانات الموقف عالية الدقة التي توفرها الملاحة الثابتة MEMS يمكن أن تتحكم في خطأ التشغيل داخل مستوى السنتيمترفي المستقبل، عندما "جرافات الفضاء" تنظف الحطام الفضائي،وقدرة الملاحة المستقلة للملاحة الثابتة MEMS يمكن أن تضمن عملية رصيف مستقرة وموثوقة.
في مهمات استكشاف الفضاء العميق مثل استكشاف القمر والمريخ، إشارات القياس عن بعد الأرضية لديها تأخير من عدة دقائق أو حتى عشرات الدقائق،مما يجعل التحكم في الوقت الحقيقي من المسبار مستحيلوبالتالي فإن ميزة "الملاحة المستقلة" للملاحة الثابتة MEMS مهمة بشكل خاص.إنه يشكل نظام ملاحة للاندماج متعدد المصادر، مما يسمح للمسبار بتخطيط المسارات بشكل مستقل وتجنب العقبات وتحقيق هبوط دقيق.
على سبيل المثال، عندما أجرى المسبار القمري "تشانغ-5" أخذ عينات من سطح القمر، مراقبة الملاحة الثابتة في الوقت الحقيقي لمراقبة موقف وموقع المسبار،ضمان وضع الذراع الروبوتية العينة بدقة في المنطقة المستهدفةعندما يسافر مركب المريخ على سطح المريخ، الملاحة الثابتة MEMS، جنبا إلى جنب مع بيانات كاميرا التضاريس،يقوم بتعديل اتجاه السفر والسرعة بشكل مستقل لتجنب الوقوع في الكثبان الرملية أو التصادم مع الصخور.
تطبيق الملاحة الثابتة لـ MEMS في مجال الفضاء لا ينفصل عن اثنين من الاختراقات التكنولوجية الأساسية.تحسين الدقةمن خلال اعتماد مواد جديدة (مثل الهياكل الدقيقة القائمة على السيليكون وبلورات الكوارتز) وخوارزميات معالجة الإشارات (مثل تصفية كالمان وتعويض الشبكة العصبية)استقرار التحيز من الموجات المتحركة MEMS قد وصل إلى مستوى 0.01°/h، والتي تقترب من أنظمة الملاحة الثابتة التقليدية بالألياف الضوئية.تعزيزات للبيئات القاسيةمن خلال تكنولوجيا التعبئة المثلى وتصميم الحماية من الإشعاع ، يمكن أن تعمل الملاحة الثابتة MEMS بشكل مستقر لفترة طويلة في بيئة الإشعاع الفضائي القاسية ،مع عمر الخدمة أكثر من 10 سنوات.
في المستقبل، سوف يتطور تطبيق الملاحة الثابتة في مجال الفضاء في ثلاثة اتجاهات.التصغير والتكامل، دمج وظائف مثل الملاحة والاتصالات وإمدادات الطاقة على شريحة واحدة لإنشاء "المركبات الفضائية على الشريحة".الملاحة بالاندماج من عدة مصادر، تحقيق تكامل متعمق مع أجهزة تتبع النجوم، الساعات الذرية، الملاحة الكمية وغيرها من التقنيات لزيادة تحسين دقة الملاحة وموثوقيتها.التوسع في الفضاء العميق، يتم تطبيقها على بعثات الفضاء البعيدة مثل استكشاف الكويكبات والملاحة بين النجوم ، وتصبح "دماغ الملاحة المحمول" للبشر لاستكشاف الكون.
من التحكم في موقف الأقمار الصناعية إلى ضمان سلامة الرحلات الفضائية المأهولة من استكشاف الفضاء العميق الملاحة المستقلة إلى تشغيل روبوت الفضاء الدقيقالملاحة الثابتة MEMS هي إعادة تشكيل طريقة الملاحة من استكشاف الفضاء مع خصائصها من "التصغيرمع التقدم المستمر للتكنولوجيا،هذا "دماغ الملاحة المصغر" سيقدم دعمًا قويًا للملاحة للبشر لاستكشاف المجهول في رحلات كونية أبعد، مساعدة استكشاف الفضاء لدخول عصر جديد من الكفاءة الأعلى، وانخفاض التكلفة وأكبر سلامة.
- نعم
أرسل استفسارك مباشرة إلينا
