航天器空间任务及在轨分析工具 — SYSTEMA

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概述
        法国空客集团的防务与空间公司的前身部分是ESA 专业的卫星设计单位Astrium 公司，基于其航天行业几十年的研发经验，开发了航天器在轨分析工具族Systema。

产品介绍
• Systema 航天器在轨过程及空间环境分析工具
        Systema 软件族是Astrium 公司卫星设计与仿真部门的设计分析工具，主要用于空间环境影响以及航天器在轨运行过程相关的分析和设计。各功能模块共用统一的工作平台、三维模型、轨道和姿态设置以及相应的分析结果，解决了航天器热控、辐射总剂量、羽流冲击和污染、环境扰动、原子氧腐蚀、材料放气污染以及太阳能电池性能退化、天线耦合干扰、空间碎片等多个领域内的空间工程问题。



    ♦ Atomox－原子氧腐蚀分析工具
        基于三维航天器模型、通用的大气模型和风模型，采用蒙特卡罗光线追踪算法，预测低轨航天任务中的原子氧等大气成分的通量、注量等，进而分析卫星表面材料腐蚀情况。



    ♦ Dosrad－辐射剂量分析和辐射防护设计工具
        基于三维航天模型和公认的空间环境模型，分析在给定任务下地磁场捕获的高能电子、质子、太阳质子的通量、注量、能量谱及辐射剂量深度曲线，进而通过光线追踪法预测航天器整体或多个子系统各表面接收到的总辐射剂量、关键设备的等效铝层厚度等。



    ♦ GTD－天线射频特性分析工具
        计算天线之间受结构影响的耦合效应、天线间的电磁场兼容性以及结构表面或虚拟表面的电磁场特性，用于天线的布局设计。



    ♦ Matcharge－太阳能电池性能衰减分析工具
        基于等效损伤法，通过分析空间任务中的捕获电子和质子通量，根据太阳能电池的一维多层结构设置，分析太阳能电池性能的衰减效果。
    ♦ Outgassing－材料放气分析工具
        基于三维的航天器模型，采用蒙特卡罗光线追踪法计算航天器表面材料暴露在真空时的放气过程以及放气分子在航天器附近的空间分布及沉积状况。
    ♦ Perturbation－环境扰动分析工具
        考虑三维航天器主体姿态变化、太阳翼机动等的情况下，准确分析运行在不同轨道位置上时受到的大气阻力、光压、温差力矩、磁力矩和重力梯度力矩等，为姿轨控设计和分析提供数据支撑。
    ♦ Plume－羽流冲击分析工具
        结合N-S 方程和DSMC 的方法准确模拟从推进器内部的连续流到远场自由分子流的羽流流场状态，得出推进器的理论推力、羽流流场对航天器三维结构的冲击压力、对流传热等多种影响效果。Plume 作为欧洲羽流分析领域唯一的工程化工具，其精度得到了地面试验和在轨的验证。
    ♦ Contamine –污染分析工具



        考虑了气态、液滴和颗粒等污染物的多相流场，计算推进器污染物的不同组分在推进器羽流流场中的扩散过程、在三维航天器表面的沉积过程及其对材料属性的影响效果。
    ♦ Thermica Suite－热分析工具
        Thermica 可方便地设置太阳系的各种卫星轨道，支持二轴指向、详细设置部件机动、多航天器相互指向等复杂姿态，基于改进的蒙特卡罗光线追踪法并行计算三维模型的几何角系数和轨道外热流，以及热辐射的反射、折射和透射过程。
        Thermisol 直接应用Thermica 的三维模型、热辐射和轨道外热流数据等构建节点热阻网络模型，采用文本格式的输入文件，支持Fortran 程序的嵌套，对稳态或瞬态温度场进行高效求解。



    ♦ Debris－空间碎片分析工具
        应用弹道极限方程或SRL 方程，评估航天器受微流星体/空间碎片影响的风险。分析直接撞击的碎片个数、超过指定直径的碎片个数、超过指定深度的弹坑个数、超过指定深度的弹坑面积相对选定单元面积的比等。


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