Desain wahana antariksa

Desain wahana antariksa adalah proses penerapan prinsip-prinsip rekayasa sistem secara sistematis untuk membangun wahana yang kompleks untuk misi yang melibatkan perjalanan , operasi , atau eksplorasi di luar angkasa . Proses desain ini menghasilkan spesifikasi desain terperinci , skema , dan rencana untuk sistem wahana antariksa, termasuk dokumentasi komprehensif yang menguraikan arsitektur, subsistem, komponen, antarmuka, dan persyaratan operasional wahana antariksa, dan mungkin beberapa model prototipe atau simulasi , yang semuanya secara bersama-sama berfungsi sebagai cetak biru untuk pembuatan, perakitan, integrasi, dan pengujian wahana antariksa untuk memastikan bahwa wahana antariksa tersebut memenuhi tujuan misi dan kriteria kinerja. Mendesain dan membangun satelit biasanya memakan waktu beberapa tahun, dalam beberapa kasus bahkan puluhan tahun, karena berbagai aspek perlu diperhitungkan – terutama ketika konsep misi masih baru. Tahap desain terdiri dari beberapa tugas yang bertujuan tidak hanya untuk mengembangkan instrumen khusus untuk misi tersebut – muatan – tetapi juga untuk memastikan bahwa wahana antariksa memenuhi persyaratan misi dari perspektif logistik. Sering kali, mengoptimalkan berbagai parameter memerlukan beberapa iterasi dan mengarah pada penerimaan trade-off.
Uplink Downlink.
Tautan maju terdiri dari tautan naik (stasiun pangkalan ke satelit) dan tautan turun (satelit ke pengguna)
Tautan balik terdiri dari uplink ( stasiun ke satelit) dan downlink (satelit ke stasiun) yang bersama-sama membentuk setengah hop .
GPS Block II di Museum Udara dan Antariksa San Diego
Model satelit Galileo.
24 konstelasi satelit GPS dan satelit yang terlihat
Konstelasi Satelit Galilea, bagaimana mereka bergerak mengelilingi bumi, dan berapa banyak satelit yang terlihat dari satu titik di bumi.
Antena pita-L Galileo IOT di stasiun darat Redu milik ESA. Antena Redu berukuran 20 m berperan penting selama pengujian di orbit, yang memungkinkan pemantauan resolusi tinggi terhadap sinyal navigasi pita-L yang berasal dari setiap satelit Galileo.
Desain wahana antariksa dilakukan dalam beberapa fase. Awalnya, desain konseptual dibuat untuk menentukan kelayakan dan keinginan sistem wahana antariksa baru, yang menunjukkan adanya desain yang kredibel untuk melaksanakan misi tersebut. Tinjauan desain konseptual memastikan bahwa desain tersebut memenuhi pernyataan misi tanpa cacat teknis apa pun sekaligus konsisten secara internal. Selanjutnya, desain awal dilakukan, yang berfokus pada kinerja fungsional, definisi persyaratan, dan definisi antarmuka pada tingkat subsistem dan sistem. Tinjauan desain awal mengevaluasi kecukupan desain awal. Pada fase berikutnya, desain terperinci dibuat dan dikodekan untuk sistem secara keseluruhan dan semua subsistem, dan tinjauan desain kritis dilakukan untuk mengevaluasi apakah desain tersebut cukup terperinci untuk membuat, mengintegrasikan, dan menguji sistem.
Sepanjang desain wahana antariksa, risiko potensial diidentifikasi, dinilai, dan dikurangi secara ketat, komponen sistem terintegrasi dengan benar dan diuji secara komprehensif. Seluruh siklus hidup (termasuk peluncuran, operasi misi, dan pembuangan akhir misi) diperhitungkan. Proses tinjauan dan pengujian berulang terus digunakan untuk memperbaiki, mengoptimalkan, dan meningkatkan efektivitas dan keandalan desain. Secara khusus, massa, daya, kendali termal, propulsi, kendali ketinggian, telekomunikasi, komando dan data, dan aspek struktural wahana antariksa dipertimbangkan. Memilih kendaraan peluncur yang tepat dan mengadaptasi desain ke kendaraan peluncur yang dipilih juga penting. Kepatuhan terhadap peraturan, kepatuhan terhadap standar Internasional, merancang lingkungan antariksa yang berkelanjutan dan bebas serpihan adalah beberapa pertimbangan lain yang menjadi penting akhir-akhir ini.
Desain wahana antariksa mencakup desain wahana antariksa robotik ( satelit dan wahana antariksa planet ), dan wahana antariksa untuk penerbangan antariksa manusia ( pesawat antariksa dan stasiun antariksa ). Wahana antariksa yang membawa manusia memerlukan sistem pendukung kehidupan tambahan, akomodasi awak, dan langkah-langkah keselamatan untuk mendukung penghuni manusia, serta pertimbangan rekayasa faktor manusia seperti ergonomi, kenyamanan awak, dan kesejahteraan psikologis. Wahana antariksa robotik memerlukan otonomi, keandalan, dan kemampuan operasi jarak jauh tanpa kehadiran manusia. Sifat khas dan kebutuhan serta kendala unik yang terkait dengan masing-masing wahana tersebut berdampak signifikan pada pertimbangan desain wahana antariksa.
Perkembangan terkini dalam desain wahana antariksa meliputi sistem propulsi listrik (misalnya pendorong ion dan pendorong efek Hall ) untuk propulsi impuls spesifik tinggi, layar surya (menggunakan tekanan radiasi surya ) untuk dorongan kontinu tanpa memerlukan roket tradisional, manufaktur aditif ( percetakan 3D ) dan material canggih (misalnya komposit canggih , nanomaterial , dan material pintar ) untuk pembuatan prototipe cepat dan produksi komponen ringan dan tahan lama, sistem otonom berbantuan kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin untuk otonomi wahana antariksa dan peningkatan efisiensi operasional dalam misi jarak jauh dan jauh, teknologi pemanfaatan sumber daya in situ (ISRU) untuk ekstraksi dan pemanfaatan sumber daya lokal pada benda-benda langit, dan CubeSat dan satelit miniatur standar lainnya untuk misi luar angkasa hemat biaya di sekitar Bumi.
Desain wahana antariksa melibatkan para ahli dari berbagai bidang seperti teknik, fisika, matematika, ilmu komputer, dll. yang berkumpul untuk berkolaborasi dan berpartisipasi dalam kerja sama tim interdisipliner. Lebih jauh lagi, kolaborasi dan kemitraan internasional antara badan antariksa, organisasi, dan negara membantu berbagi keahlian, sumber daya, dan kemampuan untuk saling menguntungkan semua pihak. Tantangan desain wahana antariksa mendorong inovasi teknologi dan terobosan teknik di sektor profesional dan industri. Kompleksitas desain wahana antariksa melibatkan siswa dalam mata pelajaran STEM (sains, teknologi, teknik, dan matematika), menumbuhkan literasi ilmiah, dan menginspirasi generasi ilmuwan, insinyur, dan inovator berikutnya.