I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.  14 ,   No .   2 J u n 2 0 2 5 ,   p p .   502 ~ 5 1 2   I SS N:  2252 - 8 8 1 4 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijaas . v 14 . i 2 . pp 502 - 5 1 2           502     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a a s . ia esco r e. co m   Study o a  mo del   o a  sa tellit e  struc ture  that m eets  th e nece ss a ry   crite ria   for stab ili ty a nd rota tion in  spa ce       M a hm o ud   F a dh el  I da n,  O s a m a h M a hm o o d H us s ein   D e p a r t me n t   o f   C i v i l   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   A l   M a a r i f ,   A l - R a ma d i ,   I r a q       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   11 2 0 2 4   R ev is ed   Ap r   25 2 0 2 5   Acc ep ted   May   10 2 0 2 5       Th e   stu d y   a ime d   to   c re a te  a   m o d e o a   sa telli te  str u c tu re   t h a t   m e e ts  th e   n e c e ss a ry   c rit e ria  fo sta b il it y   a n d   ro tatio n   in   sp a c e .   Th e   sa tell it e   b e in g   a n a ly z e d   h a a n   o c tag o n a sh a p e ,   with   a   d iam e ter  o 1 1 0   c m   a n d   a   h e ig h o f   8 5   c m .   d y n a m ic  m o d e li n g   a p p ro a c h   wa u se d   to   a n a ly z e   th e   stru c tu ra l   p ro p e rti e s,  a n d   t h e   fi n it e   e le m e n m e th o d   (F EM )   wa e m p lo y e d   f o r   c o m p u tati o n a a n a ly sis.  Th is  m e th o d   a ll o we d   fo a   c o m p re h e n siv e   e v a lu a ti o n   o stre ss ,   d is p lac e m e n t,   a n d   v i b ra ti o n   d istri b u ti o n   t h ro u g h o u t   th e   stru c tu re ,   p ro v id in g   i n sig h in t o   t h e   b e h a v io r   o f   th e   c o m m u n ica ti o n sa tel li te   in   sp a c e .   Th e   tes m o d e fra m e   c o n sists   o p late a n d   b a rs  a rra n g e d   in   a n   o c tag o n a sh a p e .   Th e   a n a ly sis   u ti li z e d   t h e   v o n   M ise stre ss   ( σ v M )   c rit e rio n   to   a ss e ss   th e   y ield   stre n g t h   o b rit tl e n e ss   o t h e   c h o se n   m a teria l,   7 , 0 5 7   a lu m in u m   a ll o y .   Th e   stu d y   r e v e a led   th a t h e   stru c t u re   d e m o n stra te sta b il it y   in   si x   d iffere n t   m o d e b u a lso   e x h i b it d e fo rm a ti o n   due   to   m o d if ica ti o n i n   th e   b a sic   a rra n g e m e n t.   Ad d it i o n a ll y ,   tran sie n flu c t u a ti o n in   th e   s p a c e c ra ft' s   p o siti o n   o v e a   2 4 - h o u c y c le  re su lt   in   c h a n g e i n   to r q u e .   T h e   stru c tu r e   re m a in sta b le  with in   a   sp e c ifi e d   fre q u e n c y   ra n g e   sta rti n g   a 1 5 0   Hz   wh e n   su b jec ted   to   v i b ra ti o n   stim u li ,   a n d   n o   e x tern a l   i n sta b il i ty   wa d e te c ted   with i n   th is r a n g e .   K ey w o r d s :   Dev elo p m en t   Geo s y n ch r o n o u s   o r b it   Hex ag o n al  s tr u ctu r al   Satellite s tr u ctu r e   Stab ilit y   o f   s atellite     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma h m o u d   Fad h el  I d a n   Dep ar tm en t o f   C iv il E n g in ee r i n g ,   Un iv e r s ity   o f   Al  Ma ar if   Al - R am ad i An b ar   Pro v i n ce I r aq   E m ail:  d r . m af a5 7 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h d e v elo p m e n o f   s p ac e   s y s tem   en tails   th o r o u g h   ev alu atio n   o f   its   o p e r atin g   en v i r o n m en t   to   en s u r o p tim al  p e r f o r m an ce ,   d u r ab ilit y ,   an d   lo n g ev ity   o f   t h s atellite  [ 1 ] .   Natu r al   alig n m en is   esp ec ially   cr itical  in   s p ac e   b ec au s o f   th atten d an t   ch allen g es  an d   ex p en s es  ass o ciate d   with   th e   r ep air .   Fo r   th e   cu r r e n t   in v esti g atio n ,   th s p atial  en v ir o n m en u n d er   s tu d y   r elate s   to   th n ea r - ea r t h   ex ten s io n ,   wh ic h   in clu d es  r a n g e   o f   altitu d es  r an g in g   f r o m   l o w - ea r th   o r b it  to   g e o s y n ch r o n o u s   o r b it  an d   b ey o n d ,   in cl u d in g   all  p o s s ib le   in clin atio n s   [ 2 ] ,   [ 3 ] .   T h c o m p lex   an d   ev er - ch an g in g   n at u r al  s p ac en v i r o n m e n t   ( SE)   n ea r   ea r th   ca n   b d escr ib ed   as  d y n a m ic  p h en o m en o n .   T h e   o u tlin an d   ch a r ac ter izatio n   o f   ea r th ' s   f ea tu r e s   ar in f lu e n ce d   b y   s ev er al  co m p o n e n ts ,   in clu d in g   th ea r th ' s   n atu r al  g eo ch em ical  p r o p er ties ,   ac tiv in tellig en ce   b etwe en   th e   ea r th   an d   th s u n ,   an d   m u lt ip le  ev en ts   in   th i n ter s tellar   an d   p lan etar y   s p ac f ield   [ 4 ] .   T h d if f er en t   in ter ac tio n s   with   s p ac s y s tem s   r esu lt in   wid r an g o f   ef f e cts  [ 5 ] .   T h ese  ef f ec ts   ar d iv id ed   in to   n atu r al  a n d   ar tific ial  ca teg o r ies  an d   ar cl ass if ied   b ased   o n   th v ar ia b les  o f   th SE  [ 6 ] .   W h en   f o l lo win g   th e   p r esen tatio n   s tr ateg y ,   s et  o f   n atu r al  f ac to r s   an d   th eir   ef f ec ts   o n   n ea r - ea r th   s p ac ar p r esen ted   in   T ab le   1   [ 7 ] .   I n   ad d itio n ,   g u id an ce   s y s tem s   ar u s ed   wi th in   th s atellite  o r   s h u ttle  to   co r r ec its   o r ien tatio n ,   as  m en tio n ed   in   [ 8 ] [ 1 0 ] Th m o tio n   o f   th s atellite,   a f f ec ted   b y   g r a v ity   an d   o th er   f o r ce s ,   is   co m p lex .   I is   im p o r tan to   d ev elo p   a   d iag r am   o f   th tr an s ien b eh a v io r   o f   th r elev an f o r ce s   [ 5 ] [ 1 9 ] .   I n   2 0 1 0 ,   h b r ief ly   p r esen ted   v alu ab le  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       S tu d o a   mo d el  o f a   s a tellite str u ctu r th a t m ee ts   th n ec ess a r crit eria   fo r   …  ( Ma h mo u d   F a d h el  I d a n )   503   r ef lectio n   o n   th ef f ec o f   n o r m al  to r q u o n   th im p lem e n tatio n   o f   n o d n u m b e r   ( N ) - 1 0   t h r u s tire s   in   o r b ital  elem en ts   [ 2 0 ] .   R ef er en ce s   f o r   m o d elin g   ac cu r ate  g r av itatio n al  r ev er s al  an d   r ad iativ weig h b ased   o n   th s u n   ca n   b o b tain ed   f r o m   s o u r ce s   3 ,   4 ,   an d   5 .   s atellite  i s   n o a n   in s ig n if ican co n ce n tr atio n   o f   m ass   in   s tu d y in g   th ex p lo r atio n   o f   a   p lan etar y   b o d y ,   as  alr ea d y   ac ce p te d   b y   Kep ler   [ 2 1 ] .   N o r m ally ,   th s h u ttle  is   s u b jecte d   to   ch ar ac ter is tic  to r q u es  th at  af f e ct  its   o p er atio n   [ 2 2 ] [ 2 4 ] g r a v ity   r am p   to r q u e,   s u n b e am   weig h to r q u e,   g r av ity   to r q u e,   air f lo w,   h ea p r o b e,   an d   p u ls th r u s to r q u e.   L o ea r th   o r b it  ( L E O)   is   SE   th at  p o s es  v ar i o u s   h az ar d o u s   elem en ts ,   in clu d in g   b u n o lim ited   t o   ato m ic  o x y g en ,   u ltra v io let  r ad iatio n ,   an d   io n izin g   r a d iatio n   co n s is tin g   o f   elec tr o n s   an d   p r o to n s ,   h ig h   v ac u u m ,   p lasma ,   m icr o m eteo r ites ,   d eb r is ,   an d   f lu ctu atio n s   in   d eg r ee s   o f   h ea [ 2 5 ] [ 3 0 ] .   Sp ac ec r af ex ter io r   s u r f ac es  ar s u b ject  to   v ar io u s   en v ir o n m e n tal  s tr es s es  th at  ca n   d eg r ad e   th eir   b u ild in g   m ate r ials .   On to p ic   o f   cu r r en in te r est  is   th im p ac t   o f   th e   n atu r al   s p atial  en v ir o n m en t   o n   s p ac ec r af d esig n ,   d e v elo p m en t,  an d   o p er atio n s .   I n   2 0 1 8 ,   Nak k et  a l .   s tu d ied   a   r o b o tic  s p ac ec r af s im u latio n   p latf o r m   ca lled   M - STAR  to   ev alu ate  c o n f ig u r at io n   o r ien tatio n ,   r elativ e   n av ig atio n ,   an d   c o n tr o l   alg o r ith m s   [ 1 8 ] .   T h s im u lat io n   f u n ctio n s   with   f r ictio n less   tr an s latio n al  an d   r o tatio n al   m o tio n ,   alo n g s id g r av ity - d r iv en   f lig h t - lik e   en g i n es   [ 3 1 ] [ 3 3 ] .   2 0 1 9   s tu d y   p r esen ted   a   th eo r etica f r am e wo r k   f o r   a n aly zin g   th d y n am ics  o f   teth e r ed   s atellite  s y s tem .   I in clu d es  s y m m etr ical  r ig id   s tr u ctu r es ,   b ala n ce d   an ch o r   p o in ts ,   an d   teth er in g   to   m i n im ize  weig h [ 3 4 ] .   Satellites   ap p r o ac h in g   th en d   o f   th eir   s er v ice  life   ca n   b r e f u r b is h ed   with   im m in en ca p ab ilit ies  [ 3 5 ] .   T h r ev iv al  o f   an   u n u s ed   s atellite  wa s   en ab led   b y   No r th r o p   Gr u m m an s   m is s io n   ex ten s io n   v eh icle - 1   ( MEV - 1 ) ,   m ar k in g   n ew  e r o f   s u s tain ab le  o r b ital  u tili za tio n   an d   a d v an ci n g   r esear ch   in   co m p u ter   s im u latio n   o f   s atellite  in f r astru ctu r e,   en v is io n in g   it  in   SE .   T h s y s tem ' s   s tr u ctu r al   in teg r ity   is   in f lu en ce d   b y   v a r y in g   m o m en ts   f r o m   d if f er e n d ir ec tio n s .   T h is   s tu d y   aim s   to   im p r o v e   th e   g eo m etr ic  p r o p er ties   an d   m o m en t o f   in e r tia  f o r   e n h an ce d   s tab ilit y   an d   r o tatio n   d u r in g   s p ac tr an s it.       T ab le  1 .   SE  an d   its   im p ac t o n   th s p ac s y s tem   [ 7 ]   En v i r o n m e n t a l   f a c t o r   Ef f e c t s   Ea r t h sh i n e   a n d   s u n l i g h t   P o w e r ,   p h o t o - m i ssi o n ,   t o r q u e ,   d r a g ,   mat e r i a l   d a m a g e ,   t h e r ma l   c y c l i n g ,   a n d   h e a t i n g     G r a v i t y   To r q u e s a n d   a c c e l e r a t i o n   N e u t r a l   a t m o s p h e r e   D r a g ,   t o r q u e s,   h i g h   v a c u u m ,   v a c u u c o n t a mi n a t i o n ,   d r a g ,   a n d   ma t e r i a l   d e g r a d a t i o n     S y st e g e n e r a t e d   S y st e d e p e n d e n t :   p l a s ma,   n e u t r a l s,  p l a sma ,   f o r c e s ,   f i e l d s,  p a r t i c l e s,  r a d i a t i o n ,   a n d   t o r q u e s       T h s tu d y   aim ed   t o   d ev el o p   s tab le  o ctag o n al  s atellite  s tr u ctu r u s in g   d y n am ic  m o d el in g   an d   f in ite   elem en an aly s is   an d   ev alu ate   s tr ess ,   d is p lace m en t,  an d   v ib r atio n   th r o u g h o u th d esig n   p r o ce s s .   I n   ad d itio n ,   it  s o u g h to   o p tim ize  th g eo m etr ic  p r o p e r ties   an d   m o m en o f   in er tia  to   en s u r th at  th e   s atellite  m ee t s   th n ec ess ar y   cr iter ia  f o r   s tab ilit y   an d   r o tatio n   d u r in g   s p ac tr av el.   T h r esear ch   q u esti o n   in   th is   s tu d y   is   Ho ca n   s tab le  o cta g o n al  s atellite  s tr u ctu r b e   d ev el o p ed   u s in g   d y n am ic  m o d elin g   an d   f in ite  e lem en an aly s is   b y   ev alu atin g   s tr ess ,   d is p lace m en t ,   an d   v ib r atio n   th r o u g h o u t h d esig n   p r o ce s s ? ”.   T h r esear ch   in n o v atio n s   in   th is   s tu d y   ar e   s atellite  d esig n s   th at  h av e   f o c u s ed   p r im ar ily   o n   cy lin d r ical  an d   cu b ic   s h a p es.  W s tu d ied   th e   o ctag o n   t o   ex p l o r th p o ten ti al  o f   th o cta g o n .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .     Sa t ellit s t ruct ure  re presenta t io n   T o   s im u late  co m m u n icatio n s   s atell ite  o p er atin g   in   cir cu lar   lo ea r th   o r b it  u n d er   SE   c o n d itio n s ,   we  u s ed   co m p u tatio n al  an al y s is   tech n iq u ca lled   th f i n ite  elem en m eth o d   ( FEM )   to   t h o r o u g h ly   ex am in e   s tr ess ,   s tr ain ,   an d   v ib r atio n   th r o u g h o u th en tire   s atellite  s tr u ctu r e.   T h f r am s u b s t r u ctu r in   th SE   u n d er g o es  v ar y i n g   d e g r ee s   o f   to r q u s tr ess   f r o m   m u ltid ir ec ti o n al  f o r ce s   d u r in g   th co m p u t atio n al  s im u latio n .   T o   ac co m p lis h   th is ,   we  d esig n ed   a   test   m o d el  in   th e   s h ap e   o f   an   o ctag o n   with   a   d iam et er   o f   1 1 0   cm   an d   a   h eig h o f   8 5   cm ,   as  s h o wn   in   Fig u r 1 .   Fig u r 2 c o n tain s   leg en d   th at  illu s tr ates  th n u m b er   o f   elem e n ts   an d   n o d es  in   th e   p r o p o s ed   s atellite  s tr u ctu r e,   in clu d in g   t h co n n ec tio n   p o in ts   b etwe en   th em .   W an aly ze d   th e   s tr u ctu r al  p r o p e r ties   b y   em p lo y in g   d y n a m ic  m o d elin g   a p p r o ac h ,   u s in g   FEM   as  th co m p u tatio n al  an aly s is   m eth o d .   MSC   Nastra n   s o f twar was  u s ed   f o r   s tatic  an d   d y n am ic  an aly s es,  an d   a n al y s es  f o r   s tr u ctu r al  o p tim izatio n ,   f atig u e,   an d   v ib r atio n   u s in g   FEM s .   T h is   ap p r o ac h   en ab led   c o m p r e h en s iv in v esti g atio n   o f   th e   allo ca tio n   o f   s tr ess ,   f atig u e,   a n d   v i b r atio n   t h r o u g h o u t h e   s tr u ctu r e.   T h test   m o d el  f r a m e   is   r ep r esen ted   as  a   r ig h o ctag o n   o f   p lates  an d   b a r s ,   with   th p late  b ein g   r e p r esen ted   b y   f o u r - n o d q u a d r ila ter al  elem en t.  T h e   s tr u ctu r co n s is ts   o f   th r ee   b a s es:  u p p er ,   m id d le,   an d   lo wer .   E ac h   b ase  in clu d es  f o u r   p l ate  e lem en ts ,   eig h p er ip h er al  n o d es,  an d   o n e   ce n tr al  n o d e .   Ad d itio n ally ,   ea ch   r o d   is   r ep r esen ted   b y   two - n o d elem en t.   T h u p p er   a n d   lo wer   b ases   ea ch   co n s is o f   eig h elem en ts ,   wh ile  th m id d le  b ase  is   r ein f o r ce d   with   two   ad d itio n al  b ar s .   T h e r ar e   two   r o d s   a t h m id d le  b ase,   with   th e   f ir s co n n ec tin g   k n o t   1 1   to   ce n tr al  k n o t   2 5   an d   th e   s ec o n d   co n n ec tin g   k n o 1 5   to   ce n tr al  k n o 2 5 .   E ig h r o d s   co n n ec th u p p er   b ase  to   th m id d le  b ase,   an d   an o th er   ei g h co n n ec th l o wer   b ase  to   th m id d le  b ase.   T h f ir s r o d   a t h m id d le  b ase  co n n ec ts   k n o 2 7   to   k n o 2 5 ,   a n d   th e   s ec o n d   c r o s s b ar   co n n ec ts   k n o 2 5   to   k n o 2 6 .   p late  is   f o u r - s id ed   p lan with   u n if o r m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   14 ,   No .   2 J u n 2 0 2 5 :   5 0 2 - 512   504   th ick n ess .   All  elem en ts ,   f r o m   p lates  to   b ar s ,   h a v th s am p h y s ical  p r o p er ties .   E ac h   n o d h as  s ix   d eg r ee s   o f   fre ed o m ,   th r ee   tr an s latio n al  a n d   th r ee   r o tatio n al.   T h o r ig i n   is   lo ca ted   in   th m id d le  o f   th b o d y   at  n o d 2 5 .   T h is   g iv es  th am o u n o f   2 7   n o d es  ( N)   an d   5 4   elem e n ts   ( NE ) ,   with   1 2   elem en ts   r ep r e s en tin g   p lates  an d     4 2   elem en ts   r ep r esen tin g   r o d s .   Fig u r 1   illu s t r ates  th d is tr ib u tio n   o f   p an els,  b ar s ,   an d   n o d es  o n   th e   f r am e .   T o   ad eq u ately   m ee th r e q u ir e m en ts   o f   th ese  lo a d s ,   it  is   r e co m m en d e d   to   u s th v o n   M is es  s tr e s s   ( σ v M )   cr iter io n   to   ass ess   th y ield   ca p ac ity   o r   b r ittl en ess   o f   th e   m ater ial.   T h e x p er im e n tal  p r o to ty p will  b e   f ab r icate d   u s in g   7 , 0 5 7   alu m i n u m   allo y ,   ch o s en   f or   its   n o te wo r th y   m ec h an ical  p r o p er ties ,   in clu d in g   te n s ile  s tr en g th   o f   5 7 2   MPa  an d   y ield   s tr en g th   o f   5 0 3   MPa.           Fig u r 1 .   Satellite a r ch itectu r e   with   m o d elin g   an aly s is           Fig u r 2 .   A   l eg e n d   th at  d is p lay s   th n u m b er   o f   elem en ts   an d   n o d es in   th e   p r o p o s ed   s atellite  s tr u ctu r an d   th co n n ec tio n   p o in ts   b etwe en   t h e m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       S tu d o a   mo d el  o f a   s a tellite str u ctu r th a t m ee ts   th n ec ess a r crit eria   fo r   …  ( Ma h mo u d   F a d h el  I d a n )   505   2 . 2   Repre s ent a t io n o f   lo a ds   o n t he  s a t ellit s t ruct ure   T h p r o to t y p e' s   s teer in g   an d   h an d lin g   will  b co n tr o lled   u s in g   1 0   m o to r s ,   k n o wn   f o r   th eir   lo w   lev els  o f   th r u s t.  T h p u ls d u r atio n   is   ty p ically   s h o r t,  with   m in im u m   o f   0 . 3   s ec o n d s .   T o   a n aly ze   th s tr ess es   an d   d ef o r m atio n s   o f   t h s tr u ctu r e,   we  d eter m in e d   an d   cl ass if ied   th lo ad s   as  in ter n al  an d   ex ter n al.   T h in ter n al  lo ad s   r e p r esen th e   p ay lo a d s ,   s u ch   as  th e   co m m u n icatio n   an ten n a   in s talled   at  n o d 2 7 ,   t h e   co m p r ess ed   air   ta n k   t o   s u p p ly   th th r u s ter s   in   th e   air ,   a n d   th en er g y   s to r ag e   b atter y   in s talled   b etw ee n   p o in ts   2 5   an d   2 7   to   s u p p ly   elec tr ica p o wer   t o   th s atellite  in   th e   d ar k   ar ea .   Fu r th er m o r e,   t h co n tr o s y s tem s   ar e   r ep r esen ted   b y   two   t h r u s m o to r s   ( 1 0   N)   in s talled   in   n o d es  1 4   an d   1 8   in   th e   x   d ir ec t io n ,   an d   two   m o r in s talled   in   n o d es  2   a n d   6   in   th y   d ir ec tio n ,   t o   h an d le   in te r n al  lo a d s   an d   f o r   m o v e m en an d   m an eu v er in g .   E x ter n al  lo ad s   in clu d g r av it atio n al  f o r ce s   f r o m   th ea r th ,   s u n ,   an d   o th e r   p lan ets,  as  well  as  air   p r ess u r e.   T h ese  ex ter n al  l o ad s   ca n   b e   r e p r esen ted   b y   a   to r q u th at   af f e cts  all  n o d es  eq u ally ,   with   to r q u o f   1   Nm .   T h e   to tal  to r q u o f   th e   ex ter n al  l o a d   g r o u p   is   less   th an   1   Nm .   T o   ass ess   th s tr e s s   an d   d ef o r m a tio n   ca p ab ilit ies  o f   th in ten d e d   s atellite  co n s tr u c tio n ,   an   in v esti g atio n   was  co n d u cted   o n   d if f er e n class es  o f   lo ad s   to   wh ic h   t h e   p r o to ty p is   s u b jecte d   to   SE  t esti n g .   C o n v en tio n al  an aly s is   was  ca r r ied   o u to   d eter m in th f r eq u e n cies  an d   m o d es  co r r esp o n d in g   t o   th e   s tr u ctu r e,   al o n g   with   th eir   co r r esp o n d in g   m o d es.  I n   th f ield   o f   s tatic  an aly s is ,   th o b s er v ed   d is p lace m en t   ca u s ed   b y   th ap p lied   lo a d   was c alcu lated .   Fu r th er m o r e,   th m et h o d   u s ed   f o r   s tatic  an aly s is   in clu d ed   th ca lcu latio n   o f   co m p o n en f o r ce s ,   s tr ess es,  an d   in ter ac tio n   f o r ce s .   An   ex am in atio n   was   co n d u cte d   to   s tu d y   th ef f ec t   o f   an   ap p lied   to r q u o f   1   N m   o n   th d is tr ib u tio n   o f   σ v M   alo n g   th an d   co o r d in ates  o f   th e   s tr u ctu r e   to   co p e   with   th e x ter n al   lo ad s .   Fu r th er m o r e ,   th e   ef f ec ts   o f   th ap p lied   to r q u o f   1 0   o n   th d is tr ib u tio n   o f   σ v M   alo n g   th a n d   co o r d in ates  o f   th s tr u ctu r wer e   s tu d ied   to   ad d r ess   in ter n al  lo ad s ,   m a n eu v er ,   an d   co m p lete  th task s   ass ig n ed   to   th p r o p o s ed   s atellite.     2 . 3   P r o pert ies o f   7 , 0 7 5   a lum inu m   a llo y   Alu m in u m   ty p 7 , 0 7 5   is   o n o f   th s tr o n g est  alu m in u m   allo y s   [ 3 6 ] [ 3 8 ] .   I ts   h ig h   y ield   s tr en g th   an d   lo d en s ity   m ak th m ater i al  s u itab le   f o r   ap p licatio n s   s u ch   as  air cr af p ar ts   o r   p ar ts   s u b ject  to   h ea v y   co r r o s io n   air cr af t   f itti n g s .   T h co m p o s itio n   o f   7 , 0 7 5   al u m in u m   allo y   r o u g h l y   in cl u d es  5 . 6 - 6 . 1 %   zin c,     2 . 1 - 2 . 5 m ag n esiu m ,   1 . 2 - 1 . 6 co p p er ,   an d   less   th an   h alf   p er ce n s ilico n ,   ir o n ,   m an g an ese,   titan iu m ,   ch r o m iu m ,   a n d   o th er   m etals  [ 3 7 ] .   I ts   d en s ity   is   2 . 8 1   g /c m 3 ,   wh ich   is   r elativ ely   lig h t   f o r   a   m etal.   7 , 0 7 5   alu m in u m   is   o n e   o f   th e   s tr o n g est  alu m in u m   allo y s   av ailab le,   m ak in g   it  v al u ab le  in   h ig h - s tr ess   s itu atio n s .   T h co p p er   c o n ten in   7 , 0 7 5   alu m in u m   in cr ea s es  its   s u s ce p tib ilit y   to   co r r o s io n .   m ate r ial's  r esis tan ce   to   d ef o r m atio n   is   d eter m in ed   b y   its   m o d u lu s   o f   elasticity   a n d   s h ea r   m o d u lu s .   T h e   m o d u lu s   o f   elasticity   f o r   7 , 0 7 5   alu m in u m   is   7 1 . 7   GPa,   an d   th s h ea r   m o d u lu s   is   2 6 . 9   GPa  ( s ee   T ab le  2 )   [ 3 8 ] ,   [ 3 9 ] .   On o f   th m o s im p o r tan m ea s u r es  is   its   y iel d   s tr en g th .   T h y ield   s tr en g th   o f   m ater ial  is   d ef in ed   as  th m ax im u m   am o u n o f   s tr ess   ( o r   f o r ce   o v e r   a n   a r e a)   th at   will  n o t   p er m an en tly   d ef o r m   th e   m ater ial.   T h e   y iel d   s tr en g th   o f   7 , 0 7 5   alu m in u m   is   5 0 3   GPa  [ 3 6 ] .       T ab le  2 .   Me ch a n ical  p r o p er tie s   o f   7 , 0 7 5   alu m i n u m   allo y   [ 3 6 ]   M e c h a n i c a l   p r o p e r t i e s   M e a su r e me n t   ( M P a )   Te n s i l e   s t r e n g t h   5 7 2   Y i e l d   t e n si l e   st r e n g t h   5 0 3   S h e a r   st r e n g t h   3 3 1   F a t i g u e   s t r e n g t h   1 5 9   M o d u l u o f   e l a s t i c i t y   7 1 . 7   S h e a r   mo d u l u s   2 6 . 9       2 . 4   Vo M is es  cr it er io n   T h σ v s tr ess   cr iter io n   s im p lifie s   s tr ess   an aly s is   b y   p r o v id in g   s in g le   v alu e   th at  s u m m ar izes  th e   to tal  s tr es s   in ten s ity ,   r eg ar d les s   o f   d ir ec tio n .   Fo r   ev alu atin g   m ater ials   u n d er   m u lti - ax ial  s tr ess ,   th is   ef f ec tiv ely   ca p tu r es  th e   co m b in ed   ef f ec ts   o f   m u ltip le   s tr ess es  at  s in g le  p o in t.   T h is   ca p ab il ity   e n h a n ce s   th s af ety   an d   r eliab ilit y   o f   s tr u ctu r es a n d   p r o d u cts,  m ak in g   it e s s en tial f o r   s tr ess   an aly s i s   in   s atellite  s tr u ctu r es.   T h σ v is   ca lcu lated   u s in g   th ( 1 ) .      =   ( ) 2 + ( ) 2 + ( ) 2 + 6 (  2 +  2 +  2 )     ( 1 )     I n   th is   co n te x t,  σ x ,   σ y ,   an d   σ z   r ep r esen th n o r m al  s tr ess es  in   th x ,   y ,   an d   d ir ec tio n s ,   wh ile  τ x ,   τ y ,   an d   τ d en o te  th s h ea r   s tr ess es in   th r esp ec tiv x ,   y ,   an d   p lan es.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   14 ,   No .   2 J u n 2 0 2 5 :   5 0 2 - 512   506   3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h r esu lts   o b tain ed   f r o m   th e   an aly s is   ar s h o wn   in   T ab le  3   an d   Fi g u r es  3 - 2 4 .   T ab le  3   s h o ws  th e   eig en v ec to r s   an d   th eir   co r r esp o n d in g   m o d es,  wh ich   ar s im ilar   to   th f ix ed   d is p lace d   f ea tu r es  in   Fig u r e   3 T h h ig h est  d is to r tio n   v alu es  ar f o u n d   in   m o d es  6   an d   5 ,   with   d is to r tio n   v alu es  o f   0 . 0 5 4 4   an d   0 . 0 4 8 8   m ,   r esp ec tiv ely ,   at  eig e n v ec to r s   o f   1 8 7 . 8 5 9 0 4   a n d   1 7 8 . 6 3 5 7   Hz.   I n   s tab ilit y   a n aly s is ,   o b s er v ed   d is p lace m en t   r ef er s   to   th p h y s ical  d is p lace m en t   r esu ltin g   f r o m   an   ap p lied   lo ad .   T h is   s tu d y   ex p lo r e s   th ef f ec o f   an   ap p lied   to r q u o f   1   o n   th e   d is p er s io n   o f   σ v M   ac r o s s   th an d   a x es.  Fig u r es  4 - 6   ill u s tr ate  th v alu es  o f   σ v M   with in   d if f e r en s tr u ct u r al  co m p o n e n ts ,   ex am i n in g   th s tr ess   d is tr ib u tio n   d u e   to   th t o r q u e.   T h e   o b s er v ed   d is p lace m en t   v al u es  at  th ch a r ac ter is tic  n o d es  o f   th s tr u ctu r e,   alo n g   with   th ei r   c o r r esp o n d in g   X   an d   co o r d in ates  u n d e r   1   to r q u e,   ar s h o w n   in   Fig u r es  7 - 9 .   Fu r th e r m o r e,   Fig u r es  10 - 1 5   d is p lay   th e   cu r r en v alu es  o f   σ v M   with in   d if f er en s tr u ctu r al  co m p o n e n ts   o f   th s y s tem ,   alo n g   with   th eir   co r r esp o n d in g   d is tr ib u tio n s .   T h ese  s tr ess   v al u es  wer o b tain ed   wh ile  th s y s tem   was  s u b jecte d   to   th r u s lo ad   o f   1 0   i n   b o th   th an d   d ir ec tio n s .   Fig u r es  1 6 - 2 1   d is p lay   th d is p lace m en m ag n itu d es  o f   v ar i o u s   n o d es  at  th X   an d   co o r d in ates  o f   th s tr u c tu r e.   T h ese  m ea s u r em e n ts   wer tak en   wh ile  s u b jectin g   th s t r u ctu r to   t h r u s t   lo ad   o f   1 0   in   b o th   d ir ec tio n s .   B ased   o n   th ex p er im en tal  f in d in g s ,   it  is   ev id en th at  s tr e s s   d if f u s io n   r esu lts   in   s ig n if ican in cr ea s in   s tr ess   lev els  o n   th b o tto m   p late  o f   elem en 3 4   c o m p ar e d   to   o th er   p late  an d   r o d   elem en ts .   T h h in g e   p o s itio n s   ar o f   p ar ticu lar   in ter est,  wit h   r ec o r d ed   σ v M   o f   3 1 4 . 7 1 4   N/m 2 . Ad d itio n ally ,   b o th   th h in g es  an d   th b o d y   p an el  ex p er ien ce d   ex tr em e   s tr ess   lev els   o f   4 , 4 2 3   N/m ².   W h en   s p ec if ic   ar ch itectu r al  s tr u ctu r is   s u b jecte d   to   d r iv i n g   f o r ce   in   th x - ax is ,   th co m p o n e n t e x h ib itin g   th h ig h est s tr es s   lev el  is   co m p o n en 4 9 ,   wh ile  t h s tr ess   lev el  is   lo wer   in   ele m en 3 8   d u to   its   p late - ty p n atu r e,   in   c o n tr ast  to   th s tr ip   elem en n u m b er   ( N E )   4 9 .   T h r esu lts   ab o v d e m o n s tr ate  h o ex ter n al  f o r ce s   in ter ac with   th s tr u ctu r e,   g u id in g   d esig n   an d   tech n o lo g ical  ap p licatio n s .   W h en   th th r u s lo ad   is   ap p lied   in   th y   d ir ec tio n ,   elem en t 4 2   ex p e r ien ce s   th h i g h est s tr ess ,   wh ile  elem en t 4 9   ex p er ien ce s   th lo west st r ess   with in   th s tr u ctu r e.   Ad d iti o n ally ,   th m a x im u m   d is p lace m en o cc u r s   at  n o d 4   in   two   d if f er e n d ir ec tio n s .   T h er is   n o ticea b le   d if f er en ce   in   s tr ess   lev els b et wee n   item s   1 - 3 2   an d   3 3 - 5 4 ,   w h ich   is   attr ib u ted   to   th eir   s tr u ctu r al  ch ar ac ter is tics - th f o r m er   co n s is ts   o f   r o d s ,   a n d   th latt er   co n s is ts   o f   s h ee s tr u ctu r es.  T h is   r esu lt  em p h as izes  th cr itical   r o le   th at  th in h e r en s tr u ctu r al  p r o p er ties   o f   m ater ials   p lay   in   d eter m in in g   th eir   s tr ess   r esp o n s e.   T h p r o p o s ed   s atellite  i s   s u b jecte d   to   en v ir o n m e n tal  lo ad s   f r o m   ac c eler atio n   in   s p ac f ield .   T o   d eter m in th e   d is p lace m en ts   an d   s tr ess es  e x p er ien ce d   b y   th n o d es  an d   ch ar ac ter is tic  elem en ts   u n d er   v ar iab le  lo a d s ,   tr an s ien r esp o n s a n aly s is   u s in g   th e   FEM   co n f ig u r atio n   m o d el  f o llo wed   b y   lo a d   a p p lic atio n   is   n ec ess ar y .   Fig u r 2 2   v is u ally   r e p r esen ts   th r elatio n s h ip   b etwe en   d is p l ac em en an d   tim e,   wh ile  th e   s tr ess   d is tr ib u tio n   is   in v esti g ated .   T h e   in v esti g atio n   illu s tr ates  th σ v M   in   v ar i o u s   co m p o n en ts ,   as  s h o wn   i n   Fig u r 2 3 .   T h e   s tr u ctu r was  s u b jecte d   to   f r eq u e n cy   r an g o f   0   to   2 0 0   Hz,   with   an   ad d itio n al  s tep   o f   1   Hz.   Fig u r 2 4   p r o v id es a   g r ap h ical  r ep r esen t atio n   o f   th e   r elatio n s h ip   b etwe en   d is p lace m en t a n d   f r e q u en c y .       T ab le  3   O u tp u t su m s   f o r   ea c h   ca s e,   th m o d al  v al u in   h er tz,   an d   th t o tal  d is to r tio n   at  th at  f r eq u e n cy   C a se   n u m b e r   Ei g e n v e c t o r s (H z )   To t a l   d i st o r t i o n   ( c m)   1   1 . 9 3 5 5 9   0 . 0 4 0 5   2   3 . 4 9 0 0 3   0 . 0 4 0 7   3   4 6 . 6 2 0 1 5   0 . 0 5 9 1   4   4 9 . 2 8 5 2 1   0 . 0 6 2 5   5   1 7 8 . 6 3 5 7   0 . 0 4 8 8   6   1 8 7 . 8 5 9 0 4   0 . 0 5 4 4       3 . 1   P r a ct ica l i m pli ca t io ns   T h Nastra n   s o f twar was  u s ed   f o r   d y n am ic  m o d elin g   a n d   f in ite  elem en an aly s is   in   th is   s tu d y .   T h e   r esear ch   f o cu s ed   o n   d e v elo p i n g   s tab le  o ctag o n al  s atellit s tr u ctu r e,   with   an   em p h asis   o n   en h an ci n g   its   m ec h an ical  p r o p e r ties   an d   t o r q u ch a r ac ter is tics .   T h is   was  ess en tial  to   en s u r s tr u ctu r al  s tab ilit y   an d   p r ec is e   r o tatio n al  b eh a v io r   i n   th s p a ce   en v ir o n m en t.  T h d esig n   p r o ce s s   also   co n s id er ed   th e   h ar s h   en v ir o n m en tal   co n d itio n s   en c o u n ter e d   in   s p a ce ,   wh ich   h elp e d   im p r o v th e   s atellite 's r eliab ilit y   an d   o p er at io n al  p er f o r m an ce .     3 . 2   T heo re t ica l i m pli ca t io ns   T h an al y s is   o f   m ec h an ical   s tr u ctu r es  u n d er   v a r io u s   l o ad in g   co n d itio n s   p r im ar ily   d e p en d s   o n   s tatic  an d   d y n a m ic  p r in cip les  to   ev alu ate  s tr ess e s ,   d is p lace m en ts ,   an d   n atu r al  f r e q u en cies.  W h ile  th is   an aly tical   p r o ce s s   ca n   b tim e - co n s u m i n g ,   th u s o f   Nastra n   s ig n if i ca n tly   en h an ce s   b o th   co m p u t atio n al  ac cu r ac y   a n d   ef f icien cy .   T h is   ad v an ce m en t   is   cr u cial  f o r   m an ag in g   co m p lex   s tr u ctu r es,  s u ch   as  s atel lites ,   as   it  en ab le s     r ea l - tim r esu lts   th at  ac cu r atel y   r ef lect  th eir   b eh av i o r .   Ultim ately ,   th is   im p r o v e m en in cr e ases   th th eo r etica l   an d   p r ac tical  s ig n if ica n ce   o f   t h an aly s is .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       S tu d o a   mo d el  o f a   s a tellite str u ctu r th a t m ee ts   th n ec ess a r crit eria   fo r   …  ( Ma h mo u d   F a d h el  I d a n )   507   3 . 3   L im it a t io ns   o f   t he  s t ud y   s ig n if ican lim itatio n   o f   th is   s tu d y   is   th n ec es s ity   to   ac cu r ately   s p ec if y   th in p u d at f o r   ea ch   elem en t,  n o d e ,   an d   p a n el  with in   th Nastra n   s o f twar e,   p ar tic u lar ly   co n ce r n in g   th l o ad s   an d   m o m en ts   ap p lied   to   th s atellite  s tr u ctu r e.   W h ile  th s o f twar f ac ilit ates  ea s y   m o d if icatio n s   o f   lo ad s   a n d   d im en s io n s ,   a n y   in ac cu r ac ies o r   ass u m p tio n s   in   th ese  in p u ts   co u ld   n eg ativ ely   af f ec t th s im u latio n ' s   ac cu r ac y .     3 . 4   L im it s   o f   s cient i f ic  re s ea rc h   T h is   s tu d y   f o c u s es  o n   th d esig n   o f   an   o ctag o n al  lo w - ea r th   o r b it  co m m u n icatio n s   s atellite,   u s in g   th e   Nastra n   m o d elin g   s o f twar e.   I d o es  n o in clu d f ield   test s   o r   p r ac tical  ap p licatio n s .   T h e   ap p lied   lo ad s   a n d   en v ir o n m en tal  co n d itio n s   a r b ased   o n   th eo r etica p ar am eter s   an d   d o   n o ad d r ess   lo n g - ter m   ef f ec ts   o r   s atellite  life tim e.   T h a n aly s is   is   b ased   o n   s p ec if ic  m ate r ials ,   ass u m in g   co n s tan m ec h a n ical  p r o p er ties ,   an d   e x clu d es   co n s id er atio n s   o f   m ater ial  d ef ec ts ,   d eg r a d atio n ,   a n d   h ar s h   en v ir o n m en tal  f ac t o r s   th at  co u ld   a f f ec t   p er f o r m an ce   an d   r eliab ilit y .         Ou tp u t set: c ase  1 : m o d 1 . 9 3 5 5 9   Hz.   Def o r m ed   ( 0 . 0 4 0 5 ) : to tal  tr a n s l atio n     Ou tp u t set: c ase  2 : m o d 3 . 4 9 0 0 3   Hz .   Def o r m ed   ( 0 . 0 4 0 7 ) : to tal  tr a n s latio n         Ou tp u t set: c ase  3 : m o d 4 6 . 6 2 0 1 5   Hz .   Def o r m e d   ( 0 . 0 5 9 1 ) : to tal  tr a n s latio n     Ou tp u t set: c ase  4 : m o d 4 9 . 2 8 5 2 1   Hz.   Def o r m e d   ( 0 . 0 6 2 5 ) : to tal  tr a n s latio n         Ou tp u t set: c ase  5 : m o d 1 7 8 . 6 3 5 7 6 Hz.   Def o r m ed   ( 0 . 0 4 8 8 ) : to tal  tr a n s latio n     Ou tp u t set: c ase  6 : m o d 1 8 7 . 8 5 9 0 4   Hz.   Def o r m ed   ( 0 . 0 5 4 4 ) : to tal  tr a n s latio n     Fig u r 3 .   Stru ctu r m o d s h ap es           Fig u r 4.   T h r elatio n s h ip   b et wee n   th v alu es σ v o f   an d   its   p o s itio n   in   th Y   d ir ec tio n       Fig u r 5.   T h r elatio n s h ip   b et wee n   th v alu es o f   σ v M   an d   its   p o s itio n   in   th X   d ir ec tio n               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   14 ,   No .   2 J u n 2 0 2 5 :   5 0 2 - 512   508       Fig u r 6.   T h r elatio n s h ip   b et wee n   th v alu es o f   σ v M   an d   its   NE       Fig u r 7.   T h r elatio n s h ip   b et wee n   d is p lace m en v alu es a n d   its   N               Fig u r 8.   T h r elatio n s h ip   b et wee n   d is p lace m en v alu es a n d   its   p o s itio n   in   t h X   d ir ec tio n       Fig u r 9.   T h r elatio n s h ip   b et wee n   d is p lace m en v alu es a n d   its   p o s itio n   in   t h Y   d ir ec tio n               Fig u r 10   T h r elatio n s h i p   b et wee n   σ v M   v alu es a n d   its   NE   at  lo ad   th r u s ter   lo ad   i n   X th d ir ec tio n   ( TX )       Fig u r 1 1.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   σ v M   v alu es a n d   its   NE   at  lo ad   th r u s ter   lo ad   i n   Y th d ir ec tio n   ( T Y)               Fig u r 1 2.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   σ v M   v alu es a n d   at  lo ad   T X       Fig u r 1 3.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   σ v M   v alu es a n d   at  lo ad   T Y     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       S tu d o a   mo d el  o f a   s a tellite str u ctu r th a t m ee ts   th n ec ess a r crit eria   fo r   …  ( Ma h mo u d   F a d h el  I d a n )   509       Fig u r 1 4.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   σ v M   v alu es  an d   at  lo ad   T X       Fig u r 1 5.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   σ v M   v alu es a n d   at  lo ad   T Y               Fig u r 1 6.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   d is p lace m en v alu es a n d   at  lo a d   T X       Fig u r 1 7.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   d is p lace m en v alu es a n d   at  lo a d   T X               Fig u r 1 8.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   d is p lace m en v alu es a n d   at  lo a d   T X       Fig u r 1 9.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   d is p lace m en v alu es a n d   at  lo a d   T Y               Fig u r 20.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   d is p lace m en v alu es a n d   at  lo a d   T Y       Fig u r 2 1.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   d is p lace m en v alu es a n d   at  lo a d   T X   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   14 ,   No .   2 J u n 2 0 2 5 :   5 0 2 - 512   510       Fig u r 2 2.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   d is p lace m en v alu es a n d   tim e       Fig u r 2 3.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   th σ v M   v al u an d   tim e               Fig u r 2 4.   T h r elatio n s h ip   b e twee n   d is p lace m en t v alu es a n d   f r eq u en cy       4.   CO NCLU SI O N   T h o p er atio n al  p ar am eter s   h av b ee n   o b tain ed   an d   a p p r o v ed   f o r   u s in   SE   co n d itio n s .   Pas s iv an d   d y n am ic   in v esti g atio n s   h a v r ev ea led   s ev er al   ad d itio n al   b en ef its   f o r   th ei r   u s i n   s tr u ctu r al  d esig n   a n d   u s ef u l   lo ad   d is tr ib u tio n .   T h n ea r - ea r th   en v ir o n m en co n s tan tl y   ch an g es  an d   in v o lv es  v ar io u s   co m p o n en ts   s ig n if ican tly   af f ec ted   b y   r elev an f r am es.  B ased   o n   th f r a m p o s itio n   v alu es,  it  ca n   b co n clu d ed   th at  th e   s tr u ctu r m ain tain s   s tab ilit y   in   u p   to   s ix   s p ec if ic  p o s itio n s ,   w h ich   ex h ib it sl ig h t d ef o r m atio n   d u to   ch an g es in   th ar r a n g em en t   o f   th e   u p p er   an d   lo we r   b ases .   T h s ig n if i ca n d is p lace m en t   o f   th e   lo wer   p late  u n d e r   a   1 0   N   th r u s at  elem en 3 3 ,   alo n g   wi th   th co n ce n tr ated   th r u s o n   th d r iv en   co m p o n en o f   elem e n 4 1 ,   m ak es  u s in g   d r iv en   p ile  o n   th u p p er   an d   lo wer   p lates  im p r ac tical.   T h σ v M   m ag n itu d is   s ig n if ican tly   lo wer   th an   th e   y ield   s tr ess   o f   7 , 0 7 5   alu m in u m   allo y ,   in d icatin g   t h at  th e   s tr u ctu r e   is   s af e.   T h s p ac ec r af t ' s   to r q u u n d er g o es  tr an s ien ch an g es  d u to   its   p o s itio n   ch an g es  o v er   2 4   h o u r s .   T h s tr u ctu r is   s tab le  d u r in g   v ib r atio n   with in   a   f r eq u e n cy   r an g o f   1 5 0   Hz ,   with   n o   ex ter n al  in s tab ilit y   o b s er v ed .   E x am i n d if f e r en s atellite  s tr u ctu r es - cir cu lar ,   q u a d r ilater al,   p en t ag o n al,   an d   h ex ag o n al  ev alu ate  s tab ilit y ,   r o tatio n ,   s tr ess   d is tr ib u tio n ,   d is p lace m en t,  an d   v ib r atio n s   o p tim al  d esig n .       ACK NO WL E DG M E N T   T h r esear c h er s   wo u l d   lik e   to   th an k   th e   Dea n s h ip   an d   p r o f ess o r s   o f   th e   C o lleg o f   E n g i n ee r in g   f o r   th g r ea t su p p o r t a n d   en c o u r a g em en t th ey   p r o v id ed   t o   co m p lete  th r esear ch .       F UNDING   I NF O R M A T I O   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       S tu d o a   mo d el  o f a   s a tellite str u ctu r th a t m ee ts   th n ec ess a r crit eria   fo r   …  ( Ma h mo u d   F a d h el  I d a n )   511   AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T     T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Ma h m o u d   Fad h el  I d a n                               Osam ah   Ma h m o o d   Hu s s ein                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T   T h d ata  th at  s u p p o r th f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar av ailab l f r o m   th co r r esp o n d in g   au t h o r ,   [ MFI ] ,   u p o n   r ea s o n ab le  r eq u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   J.  E.   La v í n - D e l g a d o ,   S .   C h á v e z - V á z q u e z ,   J.  F .   G ó m e z - A g u i l a r ,   M .   O .   A l a ssaf i ,   F .   E.   A l sa a d i ,   a n d   A .   M .   A h mad ,   I n t e l l i g e n t   n e u r a l   i n t e g r a l   sl i d i n g - m o d e   c o n t r o l l e r   f o r   a   sp a c e   r o b o t i c   m a n i p u l a t o r   m o u n t e d   o n   a   f r e e - f l o a t i n g   sa t e l l i t e ,   A d v a n c e i n   S p a c e   Re se a rc h ,   v o l .   7 1 ,   n o .   9 ,   p p .   3 7 3 4 3 7 4 7 ,   M a y   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a sr . 2 0 2 2 . 0 8 . 0 5 3 .   [ 2 ]   M .   D e v e c i ,   D .   P a mu c a r ,   I .   G o k a s a r ,   a n d   M .   Ta v a n a ,   S p a c e c r a f t   t r a c k i n g   c o n t r o l   a n d   s y n c h r o n i z a t i o n :   a n   a ssessm e n t   o f   c o n v e n t i o n a l ,   u n c o n v e n t i o n a l ,   a n d   c o mb i n e d   me t h o d s,”   A d v a n c e i n   S p a c e   R e se a rc h ,   v o l .   7 1 ,   n o .   9 ,   p p .   3 5 3 4 3 5 5 1 ,   M a y   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a sr . 2 0 2 2 . 0 7 . 0 5 6 .   [ 3 ]   K .   K .   d e   G r o h ,   B .   A .   B a n k s,   S .   K .   R .   M i l l e r ,   a n d   J .   A .   D e v e r ,   D e g r a d a t i o n   o f   s p a c e c r a f t   m a t e r i a l s,   i n   H a n d b o o k   o f   En v i r o n m e n t a l   D e g r a d a t i o n   o f   Ma t e r i a l s ,   E l se v i e r ,   p p .   6 0 1 645 2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / B 9 7 8 - 0 - 323 - 5 2 4 7 2 - 8 . 0 0 0 2 9 - 0.   [ 4 ]   Y .   Lu ,   Q .   S h a o ,   H .   Y u e ,   a n d   F .   Y a n g ,   A   r e v i e w   o f   t h e   sp a c e   e n v i r o n m e n t   e f f e c t s o n   s p a c e c r a f t   i n   d i f f e r e n t   o r b i t s,”   I EE Ac c e ss v o l .   7 ,   p p .   9 3 4 7 3 9 3 4 8 8 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 9 . 2 9 2 7 8 1 1 .   [ 5 ]   J.  L.   R a m ó n ,   J.  P o m a r e s,  a n d   L .   F e l i c e t t i ,   D i r e c t   v i s u a l   ser v o i n g   a n d   i n t e r a c t i o n   c o n t r o l   f o r   a   t w o - a r ms  o n - o r b i t   serv i c i n g   sp a c e c r a f t ,   A c t a   As t r o n a u t i c a ,   v o l .   1 9 2 ,   p p .   3 6 8 3 7 8 ,   M a r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a c t a a s t r o . 2 0 2 1 . 1 2 . 0 4 5 .   [ 6 ]   B .   F .   J a mes ,   O .   W .   N o r t o n ,   a n d   M .   B .   A l e x a n d e r ,   T h e   n a t u r a l   s p a c e   e n v i r o n m e n t :   e f f e c t o n   sp a c e c r a f t ,   1 9 9 4 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s: / / n t r s.n a sa . g o v / a p i / c i t a t i o n s/ 1 9 9 5 0 0 1 9 4 5 5 / d o w n l o a d s / 1 9 9 5 0 0 1 9 4 5 5 . p d f   [ 7 ]   I .   K o l m a n o v sk y   a n d   M .   I l i ć ,   C o n t r o l   o f   a e r o s p a c e   s y s t e ms,   A n n u a l   Re v i e w i n   C o n t r o l ,   v o l .   5 2 ,   p p .   2 8 0 2 8 1 ,   2 0 2 1 ,     d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a r c o n t r o l . 2 0 2 1 . 1 0 . 0 1 1 .   [ 8 ]   A .   C .   B o l e y   a n d   M .   B y e r s,  S a t e l l i t e   meg a - c o n s t e l l a t i o n c r e a t e   r i s k i n   l o w   e a r t h   o r b i t ,   t h e   a t m o s p h e r e   a n d   o n   e a r t h ,   S c i e n t i f i c   Re p o r t s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 ,   M a y   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 9 8 - 021 - 8 9 9 0 9 - 7.   [ 9 ]   N .   T .   R e d d ,   B r i n g i n g   sa t e l l i t e s   b a c k   f r o t h e   d e a d :   m i ssi o n   e x t e n si o n   v e h i c l e g i v e   d e f u n c t   s p a c e c r a f t   a   n e w   l e a se   o n   l i f e   -   [ n e w s] ,   I EEE   S p e c t r u m ,   v o l .   5 7 ,   n o .   8 ,   p p .   6 7 ,   A u g .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M S P EC . 2 0 2 0 . 9 1 5 0 5 4 0 .   [ 1 0 ]   M .   N .   R o ss  a n d   K .   L.   J o n e s,   I mp l i c a t i o n o f   a   g r o w i n g   s p a c e f l i g h t   i n d u s t r y :   c l i ma t e   c h a n g e ,   J o u r n a l   o f   S p a c e   S a f e t y   En g i n e e ri n g ,   v o l .   9 ,   n o .   3 ,   p p .   4 6 9 4 7 7 ,   S e p .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j ss e . 2 0 2 2 . 0 4 . 0 0 4 .   [ 1 1 ]   R .   X u ,   J.  L u o ,   a n d   M .   W a n g ,   K i n e mat i c   a n d   d y n a m i c   ma n i p u l a b i l i t y   a n a l y si f o r   f r e e - f l o a t i n g   s p a c e   r o b o t w i t h   c l o se d   c h a i n   c o n st r a i n t s,   R o b o t i c a n d   Au t o n o m o u S y s t e m s ,   v o l .   1 3 0 ,   A u g .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r o b o t . 2 0 2 0 . 1 0 3 5 4 8 .   [ 1 2 ]   Z.   W a n g ,   R .   M .   Ju n g e r s,  M .   P e t r e c z k y ,   B .   C h e n ,   a n d   L.   Y u ,   Le a r n i n g   st a b i l i t y   o f   p a r t i a l l y   o b s e r v e d   sw i t c h e d   l i n e a r   s y st e ms,   Au t o m a t i c a ,   v o l .   1 6 4 ,   J u n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a u t o ma t i c a . 2 0 2 4 . 1 1 1 6 4 3 .   [ 1 3 ]   B .   M .   M o g h a d d a a n d   R .   C h h a b r a ,   O n   t h e   g u i d a n c e ,   n a v i g a t i o n   a n d   c o n t r o l   o f   i n - o r b i t   s p a c e   r o b o t i c   m i ssi o n s:   a   su r v e y   a n d   p r o s p e c t i v e   v i s i o n ,   A c t a   Ast r o n a u t i c a ,   v o l .   1 8 4 ,   p p .   7 0 1 0 0 ,   J u l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a c t a a st r o . 2 0 2 1 . 0 3 . 0 2 9 .   [ 1 4 ]   H .   Tsu k a m o t o ,   S . - J.  C h u n g ,   a n d   J. - J .   E.   S l o t i n e ,   C o n t r a c t i o n   t h e o r y   f o r   n o n l i n e a r   st a b i l i t y   a n a l y si a n d   l e a r n i n g - b a se d   c o n t r o l :   a   t u t o r i a l   o v e r v i e w ,   A n n u a l   Re v i e w i n   C o n t ro l ,   v o l .   5 2 ,   p p .   1 3 5 1 6 9 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a r c o n t r o l . 2 0 2 1 . 1 0 . 0 0 1 .   [ 1 5 ]   X .   Z h a n g ,   Y .   G e n g ,   a n d   B .   W u ,   A p p r o a c h i n g   a n d   p o i n t i n g   t r a c k i n g   c o n t r o l   f o r   t u m b l i n g   t a r g e t   u n d e r   m o t i o n   c o n s t r a i n t s,”   A c t a   Ast r o n a u t i c a ,   v o l .   2 0 9 ,   p p .   6 2 0 ,   A u g .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a c t a a s t r o . 2 0 2 3 . 0 4 . 0 2 5 .   [ 1 6 ]   R .   J i n ,   P .   R o c c o ,   a n d   Y .   G e n g ,   O b s e r v e r - b a se d   f i x e d - t i me   t r a c k i n g   c o n t r o l   f o r   sp a c e   r o b o t s   i n   t a sk   s p a c e ,   A c t a   As t r o n a u t i c a v o l .   1 8 4 ,   p p .   35 4 5 ,   J u l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a c t a a s t r o . 2 0 2 1 . 0 4 . 0 0 2 .   [ 1 7 ]   C .   N i e t o - P e r o y ,   M .   S a b a t i n i ,   G .   P a l m e r i n i ,   a n d   É .   Jero n i mo   d e   O l i v e i r a ,   A   c o n c u r r e n t   t e s t i n g   f a c i l i t y   a p p r o a c h   t o   v a l i d a t e   sm a l l   sat e l l i t e   c o m b i n e d   o p e r a t i o n s,”   Ae r o s p a c e ,   v o l .   8 ,   n o .   1 2 ,   p .   3 6 1 ,   N o v .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a e r o s p a c e 8 1 2 0 3 6 1 .   [ 1 8 ]   Y .   K .   N a k k a   e t   a l . ,   A   s i x   d e g r e e - of - f r e e d o s p a c e c r a f t   d y n a mi c si m u l a t o r   f o r   f o r mat i o n   c o n t r o l   r e se a r c h ,   i n   2 0 1 8   A AS / AI AA   Ast r o d y n a m i c S p e c i a l i st   C o n f e r e n c e ,   A I A A ,   2 0 1 8 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / a u t h o r s.l i b r a r y . c a l t e c h . e d u / r e c o r d s/ r 1 4 2 4 - x mc 6 4 / f i l e s / 2 0 1 8 _ A A S _ A I A A . p d f ? d o w n l o a d = 1   [ 1 9 ]   W .   Z h a n g   a n d   H .   W e n ,   M o t i o n   p l a n n i n g   o f   a   f r e e - f l y i n g   s p a c e   r o b o t   sy s t e u n d e r   e n d   e f f e c t o r   t a s k   c o n s t r a i n t s,”   Ac t a   Ast r o n a u t i c a ,   v o l .   1 9 9 ,   p p .   1 9 5 2 0 5 ,   O c t .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a c t a a s t r o . 2 0 2 2 . 0 7 . 0 0 5 .   [ 2 0 ]   M .   Y u ,   J.  L u o ,   M .   W a n g ,   J.  L i ,   C .   Li u ,   a n d   J .   S u n ,   D i r e c t l y   s k i l l - t r a n s f e r r e d   D M P - b a s e d   t r a j e c t o r y   p l a n n i n g   f o r   r o b o t   s o f t - c a p t u r e   o f   s p a c e   t u mb l i n g   t a r g e t s,   A c t a   Ast r o n a u t i c a ,   v o l .   2 0 4 ,   p p .   6 1 1 6 2 9 ,   M a r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a c t a a st r o . 2 0 2 2 . 1 1 . 0 4 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.