Son 20 yılda, küp uydular havacılık ve uzay teknolojisi alanındaki keşif ve araştırma çalışmalarında önemli bir rol oynamıştır. Küp uyduların yörüngede çalışabilmesi için bir Konum Belirleme ve Kontrol Sistemi (ADCS) gereklidir. PCB’ye entegre edilmiş manyetorquer, düşük yörünge (LEO) uydularına yön kontrolü sağlamak üzere tork uygulamak için en uygun olan, hassas ve verimli ADCS sistemlerinden biridir.
Cubesat'lar nedir?
CubeSats, diğer adıyla Küp Uydular, genellikle küçük deneysel yükleri yörüngeye fırlatmak için kullanılan küçük uydulardır. Küçük boyutları, düşük maliyetleri ve az enerji tüketimleri sayesinde, havacılık ve uzay bilim deneyleri, yer ortamı izleme, GPS vb. dahil olmak üzere birçok alanda kullanılmaktadır.
Genellikle, bir birim (1U) (10 x 10 x 10) cm3'lük bir modül olduğundan, oluştukları birim sayısına göre sınıflandırılırlar. Genellikle CubeSat'lar 1U, 2U, 3U veya hatta 6U'dur ve bu uyduları çalıştırırken karşılaşılan yaygın zorluklardan biri, CubeSat'ın uzaydaki konumunu veya yönünü kontrol etmektir. Bu, bir tür konum belirleme ve kontrol sistemi (ADCS) kullanılarak yapılır.
Magnetorquer nedir?
Manyetik tork cihazı, bir CubeSat üzerine harici tork uygulayan, nispeten ucuz bir konum kontrol sistemi (ADCS) türüdür. Bunlara bazen kısaca "torklar" da denir ve "silindirik tork çubukları" ile "kompakt manyetik tork bobinleri" olmak üzere iki kategoriye ayrılırlar. Her ikisi de solenoid yasası ve Ampere yasasına dayalı olarak çalışır, ancak ilki manyetik dipol momentini artırmak için ferrit malzeme içerir.
Tork kaynağı Lorentz kuvvetine dayandığından, jeomanyetik akı yoğunluğu vektörüne paralel kontrol edilemeyen bir eksen vardır. Ayrıca, manyetik torquer'lar yalnızca düşük Dünya yörüngesi (LEO) gibi yeterince lokalize manyetik alan içeren ortamlarda çalışabilir.
Manyetik tork motoru, konum kontrol mantığı için yerel manyetik akı yoğunluğu vektörü bilgisine de ihtiyaç duyar. Bu tür verileri elde etmenin en basit yolu, bir manyetometre kullanmaktır. IGRF modelini kullanarak yayılım da işe yarar. Tork tabanlı kontrol, aktif konum kontrolü için muhtemelen en basit yaklaşımdır. Ancak kontrol doğruluğu sadece yaklaşık 1~5 derecedir.
Magnetorquer Blok Şeması
Manyetorquer Türleri
Silindirik Manyetik Tork Çubuğu
Silindirik bir manyetik tork motoru, uzay aracının içine monte edilmiş silindirik bir tel bobin ve bir kalıcı mıknatıstan oluşur.
Bobinden elektrik akımı geçtiğinde, kalıcı mıknatısın manyetik alanı ile etkileşime giren bir manyetik alan oluşur. Bu etkileşim, uzay aracını istenen yönde döndürmek için kullanılabilecek bir tork üretir.
Silindirik manyetik tork cihazının avantajlarından biri, basitliği ve güvenilirliğidir. Uzay aracının tasarımına kolayca entegre edilebilir ve minimum bakım gerektirir. Ayrıca, düşük güç tüketen bir cihazdır, bu da sınırlı güç kaynaklarına sahip uzay araçları için önemlidir.
Silindirik manyetik çubuk, daha yüksek torklar ve dolayısıyla daha iyi konum kontrolleri üretmek için mevcut en iyi manyetorktır. Manyetik çubuk, CubeSat'ın boyutlarına tam olarak uyacak şekilde tasarlanmıştır.
Kompakt Manyetik Tork Bobini
Kompakt manyetik itici sistemin bobini, genellikle demir veya ferrit gibi manyetik bir malzemeden yapılmış bir çekirdeğin etrafına sarılmış ince bir telden oluşur. Telden elektrik akımı geçtiğinde, Dünya'nın manyetik alanıyla etkileşime giren bir manyetik alan oluşturur ve bu da uzay aracının dönmesine neden olur.
Magnetorquer bobininin kompakt tasarımı, çoğu uzay aracı ve uyduda yer sınırlaması olması nedeniyle önemlidir. Bu nedenle, yeterli manyetik alanı üretebilen daha küçük bir cihaz son derece arzu edilir. Ayrıca, kompakt bir magnetorquer bobini, sistemin genel ağırlığını ve maliyetini azaltabilir.
CubeSatShop, Sinclair Interplanetary ve Blue Canyon Technologies dahil olmak üzere kompakt magnetorquer bobinleri üreten birkaç şirket bulunmaktadır. Bu şirketler, farklı uzay aracı ve uydu görevlerinin özel ihtiyaçlarını karşılamak için çeşitli boyut ve tasarımlar sunmaktadır.
Magnetorquer PCB Çözümleri
Piyasada CubeSat'lar için manyetorquer PCB kartı satan çok az satıcı var; bunlardan biri de ISISPACE.
Magnetorquer kartında kendi tasarımınızı yapmak isterseniz, size yardımcı olmaktan memnuniyet duyarız!
