Why spacecraft structure fails

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1 Why spacecraft structure fails
Homework Feedback & Why spacecraft structure fails 祝飛鴻 11/23/2006

2 Formosat-3 Structure – 淡江 Static Load Test - 虎尾科大二組
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

3 - same mission with lighter and smaller satellite -
Paradigm Shift - same mission with lighter and smaller satellite - Formation Fly

4 JPL Development Trend (Ref. 1)
Ref. 1: JPL Technology for Small Space Missions, Les Deutsch, March

5 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

6 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

7 NASA通訊多功能結構板DS-1衛星飛行驗證
(LMCO)

8 瑞典AAC 公司通訊多功能結構板

9 MEMS Component: Sun Sensor Gyro Star Tracker

10 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( ) 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( ) 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 1991 2004 2018 2006

11 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
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

12 滿天星任務目標 設計概念 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。

13 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

14 FALCON-I 發射概念 950km 300km

15 Formosat-3結構

16 Formosat-3結構

17 Formosat-3結構靜力測試

18 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.

19 Solar Sails

20 Space Elevator

21 Why spacecraft structure fails?
祝飛鴻 11/23/2006

22 Un-execusive Event

23 Unforeseen Event

24 Unfortunate Event

25 Unlucky Event Design Loads vs Coupled Loads Results
Random Vibration Loads Shock loads Response Prediction Load Source

26 Unforgivable Event Design to failure Analysis oversight Over testing