home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT_ZIP / spacedig / V16_3 / V16NO337.ZIP / V16NO337
Internet Message Format  |  1993-07-13  |  37KB

  1. Date: Fri, 19 Mar 93 05:15:33    
  2. From: Space Digest maintainer <digests@isu.isunet.edu>
  3. Reply-To: Space-request@isu.isunet.edu
  4. Subject: Space Digest V16 #337
  5. To: Space Digest Readers
  6. Precedence: bulk
  7.  
  8.  
  9. Space Digest                Fri, 19 Mar 93       Volume 16 : Issue 337
  10.  
  11. Today's Topics:
  12.                     20Khz Power supplies. (2 msgs)
  13.                              Beyond 1000!
  14.       moon's fate when removing gravitational influence of earth
  15.                           NASA and congress
  16.                      Need MIR packet Frequency's
  17.                      One Ticket To LEO, Please...
  18.      Predicting gravity wave quantization & Cosmic Noise (2 msgs)
  19.               SDIO VS NASA (was Re: Retraining at NASA)
  20.                        Solar Arrays Falling Off
  21.                      SR-71 Maiden Science Flight
  22.                   Why use AC at 20kHz for SSF Power?
  23.  
  24.     Welcome to the Space Digest!!  Please send your messages to
  25.     "space@isu.isunet.edu", and (un)subscription requests of the form
  26.     "Subscribe Space <your name>" to one of these addresses: listserv@uga
  27.     (BITNET), rice::boyle (SPAN/NSInet), utadnx::utspan::rice::boyle
  28.     (THENET), or space-REQUEST@isu.isunet.edu (Internet).
  29. ----------------------------------------------------------------------
  30.  
  31. Date: 18 Mar 93 18:49:07 GMT
  32. From: fred j mccall 575-3539 <mccall@mksol.dseg.ti.com>
  33. Subject: 20Khz Power supplies.
  34. Newsgroups: sci.space
  35.  
  36. In <15179.409.uupcb@the-matrix.com> roland.dobbins@the-matrix.com (Roland Dobbins)  writes:
  37.  
  38. >Ah, Fred, back to your old tricks again.  Seems like old times on BIX.
  39.  
  40. Yep, back to speaking my mind.  Pity some of you apparently have such
  41. a problem with little things like 'Freedom of Speech', ain't it?
  42.  
  43. >Too bad there's no moderator here to get you thrown off . . .
  44.  
  45. Yeah.  Fortunately, this pond is just a mite too big for the kind of
  46. petty politicking among people who are legends in their own minds that
  47. was going on on BIX when I was there.  Frankly, despite the fact that
  48. the concentration of technical people gives it lots of potential, as
  49. long as it's the way it was when I was there you are more than welcome
  50. to keep it all to your little self.
  51.  
  52. [Give Tony my love.  ;-)]
  53.  
  54. -- 
  55. "Insisting on perfect safety is for people who don't have the balls to live
  56.  in the real world."   -- Mary Shafer, NASA Ames Dryden
  57. ------------------------------------------------------------------------------
  58. Fred.McCall@dseg.ti.com - I don't speak for others and they don't speak for me.
  59.  
  60. ------------------------------
  61.  
  62. Date: 18 Mar 93 18:50:16 GMT
  63. From: fred j mccall 575-3539 <mccall@mksol.dseg.ti.com>
  64. Subject: 20Khz Power supplies.
  65. Newsgroups: sci.space
  66.  
  67. In <15180.409.uupcb@the-matrix.com> roland.dobbins@the-matrix.com (Roland Dobbins)  writes:
  68.  
  69. >Ah, Fred, up to your old tricks still.  Reminds of of the old days, on BIX.
  70.  
  71. >Too bad there isn't a moderator to throw you out _here_ . . .
  72.  
  73. Saying it twice?  Does your BBS have the hiccups, or what?
  74.  
  75. -- 
  76. "Insisting on perfect safety is for people who don't have the balls to live
  77.  in the real world."   -- Mary Shafer, NASA Ames Dryden
  78. ------------------------------------------------------------------------------
  79. Fred.McCall@dseg.ti.com - I don't speak for others and they don't speak for me.
  80.  
  81. ------------------------------
  82.  
  83. Date: 18 Mar 1993 12:48:47 -0500
  84. From: Pat <prb@access.digex.com>
  85. Subject: Beyond 1000!
  86. Newsgroups: sci.space
  87.  
  88. References: <HUGH.93Mar14165231@huia.cosc.canterbury.ac.nz> <pgf.732131572@srl03.cacs.usl.edu> <1o15ak$3e8@huon.itd.adelaide.edu.au> <1993Mar15.103255.1@fnalf.fnal.gov>
  89. Nntp-Posting-Host: access.digex.com
  90. Sender: news@CRABAPPLE.SRV.CS.CMU.EDU
  91. Source-Info:  Sender is really isu@VACATION.VENARI.CS.CMU.EDU
  92.  
  93. In article <1993Mar15.103255.1@fnalf.fnal.gov> higgins@fnalf.fnal.gov (Bill Higgins-- Beam Jockey) writes:
  94. >popularization.  (However, it probably led directly to my addiction to
  95. >Tom Swift novels for a few years...)
  96. >
  97.  
  98. QUick, bill,  Just paint some tomasite over the meteor puncture
  99. in the inflatable module :-)
  100.  
  101. >series *Horizon* are transported across the Atlantic, get their serial
  102. >numbers filed off, and appear on PBS as *Nova* episodes.  In some
  103. >cases I suspect they even replace the British narration with a
  104.  
  105.  
  106. Bill, Lots of British Stuff now gets US underwriting directly or
  107. indirectly.  Things like DrWHo  pulls in so much license money,  that
  108. for Years BBC took into account american tastes for writing the show.
  109.  
  110. Also PBS  will underwrite a serial production directly in return for
  111. US Rights,  and oftentimes exert strong editorial control.   
  112. Now what you describe is OEM tv, where I think they shoot segments
  113. witht he direct intention of re-narration for internationalization.
  114. OEM TV has been around for years,  look at Commercials.  
  115. FORD,GM will produce a commercial,  and the local dealers association
  116. will hire a narraotor to do a voice over  while a graphic comes up
  117. with dealership Addresses and phone numbers.    
  118.  
  119. Hollywood, when they film movies, now directly consider Internationalization
  120. and will co-ordinat ethe sound re-dubbing, it's why newer import movies
  121. have a better look then in the old days.
  122.  
  123.  
  124. pat
  125.  
  126. ------------------------------
  127.  
  128. Date: 18 Mar 93 17:40:29 GMT
  129. From: Ed Faught <faught@berserk.ssc.gov>
  130. Subject: moon's fate when removing gravitational influence of earth
  131. Newsgroups: sci.space
  132.  
  133. In article <C41nHD.7w2.1@cs.cmu.edu> HSTEINER%ESRIN.BITNET@bitnet.cc.cmu.edu  
  134. ("Hans M. Steiner") writes:
  135. >If one could "take away" the earth in an instant (remove the influence
  136. >of the earth on the moon), what would happen to the moon's orbit around
  137. >the sun?
  138.  
  139. Darn! I thought that pesky galactic bypass project had been abandoned.
  140. --
  141. Ed Faught  WA9WDM  faught@berserk.ssc.gov
  142.    DEFINITELY NOT a spokesman for the
  143. Superconducting Super Collider Laboratory
  144.  
  145. ------------------------------
  146.  
  147. Date: 18 Mar 93 08:03:34 GMT
  148. From: Pat <prb@access.digex.com>
  149. Subject: NASA and congress
  150. Newsgroups: sci.space
  151.  
  152. Brian comments on a lack of experience making space engineering difficult.
  153.  
  154. As henry has pointed out, since the end of the 60;s no-one has had
  155. programs related to building testing  and exploring new technologies.
  156.  
  157. The saturn was  a success, because 10 years earlier, people in the
  158. air force and NACA started programs for Large rocket motor design.
  159.  
  160. I've pointed out shortages in space qualified hardware.   LDEF
  161. only flew once,   why not again?  or MINI LDEF,  something that fits 
  162. into  a DELTA,  you fly it up and have shuttle retrieve it after
  163. some other mission.   
  164.  
  165. SDIO  puts a lot of effort into infrastructure  needs.  better sensors,
  166. better transport.   I'm not saying NASA doesn't have challenging
  167. goals, but they might do better if they went with smaller programs,
  168. faster schedules,  ongoing basis.   
  169.  
  170. Goldin seems to think so to.  The discovery missions look real good,
  171. why not a Vanguard Program.  WHere birds just fly to prove and test
  172. gear?  about the same size as discovery,  but solely for engineering.
  173.  
  174. pat
  175.  
  176. ------------------------------
  177.  
  178. Date: 18 Mar 93 17:48:54 GMT
  179. From: Don Woelz <don@grc.genroco.com>
  180. Subject: Need MIR packet Frequency's
  181. Newsgroups: sci.space,rec.ham-radio.packet,rec.radio.amateur.packet
  182.  
  183. In article <C43B35.HsK@agora.rain.com> george@agora.rain.com (George Rachor) writes:
  184. >Anyone remember the frequency's used by the MIR space station packet radio system?
  185. >
  186. As I recall, they can be found on 145.550.  What I don't recall is
  187. what callsign they use.  Anybody help with that?
  188.  
  189. -- 
  190.    Donald D. Woelz                    Office Phone: 414-644-8700 
  191.    GENROCO, Inc.                      Toll Free:  800-243-6762
  192.    205 Kettle Moraine Drive North     Office Fax: 414-644-6667
  193.    Slinger, WI 53086   U.S.A.         24 hr Voicemail: 414-322-3891
  194.  
  195. ------------------------------
  196.  
  197. Date: 18 Mar 93 18:59:08 GMT
  198. From: "Kieran A. Carroll" <kcarroll@zoo.toronto.edu>
  199. Subject: One Ticket To LEO, Please...
  200. Newsgroups: sci.space
  201.  
  202. In article <1993Mar18.013020.1791@ke4zv.uucp> gary@ke4zv.UUCP (Gary Coffman) writes:
  203. > (discussion of relative costs for launching Shuttle, 
  204. > hypothetical Delta Clipper, and trans-Pacific airliner,
  205. > leading to...)
  206. > ...If we take more
  207. >reasonable marginal costs of $110 million for a Shuttle flight,
  208. >the cost per pound is $2,750...
  209. > It should be remembered, however, 
  210. >that projected Shuttle costs per pound were $300 at a similar stage 
  211. >of it's development. 
  212.  
  213. While we're at it, it's important to remember that
  214. the $300/lb to LEO that the Shuttle was expected to achieve
  215. used 1973 dollars (or there-abouts...in any case, constant
  216. dollars fixed at the time that the original Shuttle systems
  217. designs were being done). I'm not sure what the inflation
  218. factor is between 1973 and 1993, but my fuzzy memory
  219. of the year-by-year inflation rates over that period lead me
  220. to an estimate that 1973$1 equals between 1993$4 and 1993$6.
  221. Thus, 1973$300/lb would be equivalent to between 1993$1200/lb
  222. and 1993$1800/lb. The marginal cost of operating the Shuttle
  223. appears to be not that far from the number that its designers were
  224. aiming for! (i.e. within a factor of two or three). 
  225.  
  226. The Shuttle's detractors like to use the $500M/flight
  227. price tag (ignoring the few outliers who insist that it really
  228. should $1B or $2B per flight, to fully account for all manned
  229. spaceflight development costs from 1960 onwards), in current dollars,
  230. and then pretend that the $300/lb cost estimate was also in current
  231. dollars, to "prove" that manned spaceflight projects always have 
  232. cost over-runs of 3000%. Come to think of it, some of the
  233. same people like to argue that Space Station is hundreds or
  234. thousands of percent over budget, using similar perniciously
  235. faulty reasoning. I wonder why...?
  236.  
  237. Sure, the Shuttle didn't fully deliver on the goals that
  238. it aimed for. However, it came much closer to accomplishing
  239. them than many people are willing to admit. 
  240. -- 
  241.  
  242.      Kieran A. Carroll @ U of Toronto Aerospace Institute
  243.      uunet!attcan!utzoo!kcarroll kcarroll@zoo.toronto.edu
  244.  
  245. ------------------------------
  246.  
  247. Date: 18 Mar 93 18:24:06 GMT
  248. From: Cameron Randale Bass <crb7q@kelvin.seas.Virginia.EDU>
  249. Subject: Predicting gravity wave quantization & Cosmic Noise
  250. Newsgroups: sci.space,sci.astro,sci.physics,alt.sci.planetary
  251.  
  252. In article <1993Mar18.150800.29635@aio.jsc.nasa.gov> tes@motif.jsc.nasa.gov. (Thomas E. Smith) writes:
  253. >>In article <17MAR199323474326@kelvin.jpl.nasa.gov> baalke@kelvin.jpl.nasa.gov (R
  254. >>on Baalke) writes:
  255. >>>     Three interplanetary spacecraft, now headed quietly toward Mars,
  256. >>>Jupiter and over the poles of the sun, soon may prove the
  257. >>>existence of elusive waves in the universe's gravitational field by
  258. >>>bobbing on ripples in space like corks bobbing on ripples in a pond.
  259. >>
  260. >>From: markh@csd4.csd.uwm.edu (Mark)
  261. >>I'm betting that the following will be observed:  Cosmic Noise.  A large number
  262. >>of components will be detected at around wavelengths of 1 AU and above with
  263. >>VERY low intensity, if the configuration is sufficiently tuned.  The
  264. >>components will have wavelengths that occur at discrete jumps of about 1
  265. >>millimeter at 1 AU.
  266. >
  267. >Ok, I give up. Why will wavelengths be detected at around 1 AU and up at low 
  268. >intensity? 
  269. >
  270. >As for the cosmic noise, it probably will be observed, but since gravity waves
  271. >are the only known phenonema that can wobble all three spacecraft at almost the
  272. >same time (I forget if gravity travels the speed of light, or is instantly 
  273. >propagated) you can filter out the noise by only looking at events that affect
  274. >all three spacecraft.
  275.  
  276.      Okay, but how does one rule out ordinary environmental perturbations
  277.      that happen to occur at the appropriate times?  How does one distinguish
  278.      between an ordinary dynamical triple-coincidence event and 
  279.      a gravitational one? 
  280.  
  281.                                   dale bass
  282.  
  283. ------------------------------
  284.  
  285. Date: 18 Mar 1993 11:25 PST
  286. From: SCOTT I CHASE <sichase@csa3.lbl.gov>
  287. Subject: Predicting gravity wave quantization & Cosmic Noise
  288. Newsgroups: sci.space,sci.astro,sci.physics,alt.sci.planetary
  289.  
  290. In article <1993Mar18.151055.29787@aio.jsc.nasa.gov>, tes@motif.jsc.nasa.gov. (Thomas E. Smith) writes...
  291. >How much more sensitive is the setup with the three spacecraft than the
  292. >ground-based interferometer antennas?
  293.  
  294. It's not, so far as I understand.  But LIGO is still vaporware, so you
  295. do what you can do.
  296.  
  297. >I am glad to see that you have taken advantage of a fantastic opportunity!
  298. >A High 5 to the scientists who proposed this! Let's just hope that nature
  299. >cooperates and gives us something to listen to :)
  300.  
  301. This is not the first time it's been proposed, or even done.  See, for example.
  302.  
  303. J.D. Anderson et.al, "Gravitation and Celestial Mechanics Investigations
  304. with Galileo," Space Science Reviews V60, no.1-4, pp 591-610, May 92.
  305.  
  306. I suspect that the experiments contained in this paper won't be done 
  307. because of the problems with Galileo...
  308.  
  309. There was also a Phys. Rev. paper in the last six months or so reporting
  310. a measurement that actually *was* made, using one of the Voyager spacecraft,
  311. if I am not mistaken, which found no gravity waves.
  312.  
  313. -Scott
  314. --------------------
  315. Scott I. Chase            "It is not a simple life to be a single cell,
  316. SICHASE@CSA2.LBL.GOV         although I have no right to say so, having
  317.                  been a single cell so long ago myself that I 
  318.                  have no memory at all of that stage of my 
  319.                  life." - Lewis Thomas
  320.  
  321. ------------------------------
  322.  
  323. Date: 18 Mar 93 19:33:35 GMT
  324. From: "Allen W. Sherzer" <aws@iti.org>
  325. Subject: SDIO VS NASA (was Re: Retraining at NASA)
  326. Newsgroups: sci.space
  327.  
  328. In article <brian-170393114155@hotspare.arc.nasa.gov> brian@galileo.jsc.nasa.gov (Brian Donnell) writes:
  329.  
  330. >> Talk to SDIO. Their support infrastructure for SSRT represents less then
  331. >> 1/60 of the program cost. Yet they are doing more to support cheap routine
  332. >> access to space than NASA has ever done.
  333.  
  334. >Good stuff, I agree. But SDIO's efforts are narrower in scope than the
  335. >overall goals of NASA, e.g., permanent manned presence, thorough
  336. >exploration of the solar system (manned and unmanned), etc.
  337.  
  338. SDIO's scope isn't trivial but that is beside the point. NASA could run
  339. many or most of its projects a similar way.
  340.  
  341. Besides, nothing would have so profound a positive impact on NASA's goals
  342. than cheap routine access to space. Their management structure has yet
  343. to accoplish it and the first effort by another agency using a radical
  344. (for government) approach seems to be pretty successful. There is a lesson
  345. to learn here.
  346.  
  347. Even without SSTO, SDIO spends half to a third of what NASA does to send
  348. a pound to LEO. Yet they both use the very same launchers in many cases
  349. and launch similar payloads.
  350.  
  351. >BTW - I disagree with the previous estimate of infrastructure costs being
  352. >50% of NASA's overall costs.  
  353.  
  354. Nither did I. However, the center wrap adds about 30% to the cost of anything
  355. NASA does. Many other examples exist of NASA paying an order of magnitude
  356. more than private companies for the same thing.
  357.  
  358. >> Agreed that is a problem. Yet other parts of government deal with the
  359. >> same problems all the time.
  360.  
  361. >Other govt agencies due not have to deal with unknown and volatile domains
  362. >to the extent that NASA does.
  363.  
  364. We are talking about DoD and they do indeed deal with unknown and volatile
  365. domanis. Even more so than NASA: DoD systems must count on an enemy actively
  366. working to destroy your systems. NASA need only worry about the environment.
  367.  
  368. >> Clementine, Delta Clipper, Timberwind...  I'll stack SDIO's record for
  369. >> promoting space against NASA any day. Better, cheaper, faster is new
  370. >> to NASA but it was always SOP at SDIO.
  371.  
  372. >For their focused domain, these are good. But I will bring us back to the
  373. >big-picture point again that NASA has to keep in mind.
  374.  
  375. Focused domain? We are talking about lunar and asteroid space probes,
  376. experimental spacecraft, and nuclear engines for space applications.
  377. That's hardly a narrow focus and provides a record of inovation in
  378. space research superior to NASA.
  379.  
  380. The most innovative ideas ideas for pushing out into space are coming
  381. from DoE and SDIO. Ditto for the most focused diciplined efforts to
  382. make it happen. The only inovative ideas coming from NASA recently are
  383. from the former SDIO people working there.
  384.  
  385.   Allen
  386.  
  387. -- 
  388. +---------------------------------------------------------------------------+
  389. | Allen W. Sherzer | "A great man is one who does nothing but leaves        |
  390. |  aws@iti.org     |  nothing undone"                                       |
  391. +----------------------90 DAYS TO FIRST FLIGHT OF DCX-----------------------+
  392.  
  393. ------------------------------
  394.  
  395. Date: 18 Mar 93 08:12:43 GMT
  396. From: Pat <prb@access.digex.com>
  397. Subject: Solar Arrays Falling Off
  398. Newsgroups: sci.space
  399.  
  400. Isn't it nice to see advanced technical argument and discussion
  401. from people involved in all sides of the work.
  402.  
  403. pat
  404.  
  405. who would still like to see something from someone who worked on
  406. Lewis's High frequency power proposals.
  407.  
  408. ------------------------------
  409.  
  410. Date: Thu, 18 Mar 1993 19:01:21 GMT
  411. From: Mary Shafer <shafer@rigel.dfrf.nasa.gov>
  412. Subject: SR-71 Maiden Science Flight
  413. Newsgroups: sci.space
  414.  
  415. On Thu, 18 Mar 1993 16:05:22 GMT, neff@iaiowa.physics.uiowa.edu (John S. Neff) said:
  416.  
  417.  
  418. John> In article <SHAFER.93Mar18073514@ra.dfrf.nasa.gov> shafer@rigel.dfrf.nasa.gov (Mary Shafer) writes:
  419. >From: shafer@rigel.dfrf.nasa.gov (Mary Shafer)
  420.  
  421. >Matthew> is NASA going to run the SR-71 through its paces and find out
  422. >Matthew> what exactly IS its top speed?
  423. >
  424. >Only if there's a research requirement to do so.
  425. >
  426. >I wouldn't hold my breath waiting for this to happen.
  427.  
  428. John> Please explain the advantage of the SR-71 over a ballon for UV 
  429. John> spectrophotometry. The maximum altitude of the SR-71 listed in a previous 
  430. John> post was about the same, or a little lower, than the normal altitude of
  431. John> a ballon flight.
  432.  
  433. Ask someone at JPL--it's their experiment.  We're just flying it for
  434. them.  I'm sure that they have a good reason.  Availability, cost,
  435. instrument packaging, reusability; these come to my mind as possible
  436. factors.
  437.  
  438. The only thing I know about UV dates back to '60's black lights.  Come
  439. to think of it, so does some of what I know about SR-71s.
  440.  
  441.  
  442.  
  443. --
  444. Mary Shafer  DoD #0362 KotFR NASA Dryden Flight Research Facility, Edwards, CA
  445. shafer@rigel.dfrf.nasa.gov                    Of course I don't speak for NASA
  446.  "A MiG at your six is better than no MiG at all."  Unknown US fighter pilot
  447.  
  448. ------------------------------
  449.  
  450. Date: 18 Mar 93 19:25:00 GMT
  451. From: "David B. Mckissock" <dbm0000@tm0006.lerc.nasa.gov>
  452. Subject: Why use AC at 20kHz for SSF Power?
  453. Newsgroups: sci.space
  454.  
  455. Below are 400 some odd lines of detailed information on the
  456. topic of the initial selection of 20 kHz as the distribution
  457. frequency for the SSF power system. Most of what follows is
  458. directly from a paper "Space Station Power (Why use AC at
  459. 20-kHz?) by Jim Mildice, General Dynamics, Space Systems
  460. Division. Following the detailed info is a bibliography 
  461. listing 35 sources for additional detailed information on
  462. 20 kHz. {As an aside that nas nothing to do with 20 khz,
  463. some folks may be amused to know that during my research, I
  464. found out that the NASA Headquarters library subscribes
  465. to "Space Watch", with the "One Small Step for a Space
  466. Activist" column by our very own Allen Sherzer (and help from
  467. Tim Kyger)}.
  468.  
  469. I asked one of the LeRC gentleman involved in the 20 kHz
  470. research about the problems MSFC had at their testbed with the
  471. 20 kHz components (which was raised by Dennis). The LeRC
  472. explanation is that the MSFC system was purchased by MSFC, based
  473. on requirements written by MSFC (i.e. Marshall was *NOT* using
  474. hardware from the LeRC testbed, they went out and bought their
  475. own hardware). The LeRC view is that the MSFC requirements were
  476. flawed, so the MSFC system was "built not to work."
  477.  
  478. Why 20 kHz???
  479.  
  480. Aerospace power systems have historically been designed to
  481. distribute power over low voltage DC busses, commonly 28-vDC.
  482. This works fine when the power is low, the distances over which
  483. the power is delivered are short, and there are a few closely-
  484. controlled users. For SSF, the distances from source to load
  485. are not short (typically greater than 50 meters), and the
  486. power we can deliver (56 kW at PMC) is much greater than any
  487. current spacecraft. By design, there will be many different users
  488. on SSF. Therefore, this is an application where we need to
  489. investigate Power Management & Distribution alternatives.
  490.  
  491. The DC Alternative
  492.  
  493. The simplest system that we could conceive would extrapolate an
  494. ideal DC system concept used on a few small spacecraft. There is
  495. an appealing kind of engineering logic that makes this approach
  496. attractive, on the surface. Solar arrays and batteries are DC
  497. sources, so it seems natural to interface them directly. The
  498. batteries are connected directly to the output of the solar
  499. arrays. They load the arrays, thereby controlling the bus
  500. voltage, and automatically recharge when their terminal voltage
  501. is low (discharged). The charge rate decreases as the terminal
  502. voltage rises (toward fully charged), or as user loads demand
  503. power and decrease the solar array output voltage. With proper
  504. solar array and battery designs, the system regulates and controls
  505. itself. Of course, the loads have to operate over a voltage
  506. range equal to the battery voltage variation from charge to
  507. discharge.
  508.  
  509. As the system grows, complexity increases rapidly. When we add
  510. another solar array, we have to control the arrays' respective
  511. output voltage so that they share the load. Even if we were to
  512. match them initially, they wouldn't stay matched after a few
  513. years in orbit. And if they're not matched, we can't get all the
  514. power they're capable of supplying. So we add an array regulator
  515. or controller.
  516.  
  517. The same is true for multiple battery strings. If we try to
  518. eliminate a power processor and put a single regulator on the
  519. output of a solar array-battery combination, we lose some of
  520. the benefits of cross-strapped redundancy (often one of the
  521. reasons tooadd another string). And as the number of users 
  522. increases, they usually want to be isolated from one another,
  523. and DC-DC converters are added at their inputs.
  524.  
  525. If we keep the voltage low (say, at 28-vDC, a common user
  526. voltage), distribution bus currents and masses get out of hand
  527. as power requirements and transmission distances grow.
  528. Therefore, transmission voltage must be increased (typically
  529. to 150- or 270-vDC).
  530.  
  531. Since few users can utilize the increased-voltage DC power
  532. directly, more DC-DC converters or other kinds of power
  533. processors are added.
  534.  
  535. You can see that our simple, ideal DC system has grown to include
  536. a lot of power processing equipment.
  537.  
  538. The AC Alternative
  539.  
  540. Since we now have power processors at the solar array and battery
  541. interfaces, it is not much of an extrapolation to consider what
  542. happens if we change those processors to inverters, and
  543. distribute AC. Westinghouse's AC utility power distribution
  544. approach won out over Edison's DC a century ago, and terrestrial
  545. 50-60 Hz utility power has been with us ever since. Most of the
  546. reasons that applied then still apply, especially for a modern
  547. spacecraft that provides utility-type power for a wide variety
  548. of users and loads. Some of them are:
  549.  o  Rotating machines - "want to operate" with AC. Alternators
  550.     are smaller, quieter, and simpler than their DC-generator
  551.     cousins. The same is true for AC induction motors, when
  552.     compared to DC or universal motors. Even modern, 
  553.     electronically-computated, DC "brushless" motors generate
  554.     significant amounts of high-frequency noise and interference,
  555.     and must include an electrical power processor.
  556.  
  557.     A good, everyday example of the AC machine's desirability is
  558.     in the DC power system in our cars, where AC alternators
  559.     have replaced DC generators as the prime electrical energy
  560.     source.
  561.  
  562.  o  Transformers - are simple, efficient components to change
  563.     voltage levels and/or provide power source isolation. And
  564.     while DC-DC converters are sometimes considered to be the
  565.     DC system equivalent of the transformer, they simply cannot
  566.     match the AC devices for reliability, efficiency, and 
  567.     simplicity.
  568.  
  569.  o  Power Supplies - Many users can utilize simple transformer-
  570.     rectifier-filter supplies to get the many levels of AC and
  571.     DC typicall required for modern electronic systems, rather
  572.     than the more costly and complex DC-DC converters used to
  573.     do the same job with DC input power.
  574.  
  575.  o  Switching - The zero-crossings in an AC power source allow
  576.     for all the power switching to occur at zero currents,
  577.     thereby eliminating a major source of transient EMI and
  578.     noise in space systems. Zero-current switching also simplifies
  579.     switchgear design and improves reliability, since switches
  580.     never have to interrupt large currents into loads, or
  581.     even larger currents into faults.
  582.  
  583. AC System Frequency
  584.  
  585. Since it is now clear that AC has many advantages and is the
  586. probable choice for a large spacecraft with utility-type power
  587. distribution, the frequency we choose becomes the final
  588. consideration. Of course, our terrestrial systems are 60 or
  589. 50-Hz (depending on whether we are in the US or abroad). When
  590. aircraft became sophisticated enough to start worrying about
  591. shaving weight to improve payloads, their AC systems went to
  592. 400-Hz, primarily because of reduced size and weight. With
  593. space shuttle delivery costs very high (see Wales Larrison
  594. or Allen Sherzer posts), we need to at least think about
  595. higher frequencies again.
  596.  
  597. The systems components which are most strongly effected by the
  598. frequency choice are field-generating devices, like inductors,
  599. capacitors, and transformers. They all seem to follow an
  600. exponential decrease, and the curve looks relatively flat
  601. above 10-kHz, if we consider high power equipment (at least
  602. 10 kW) and start the comparisons back near 60 Hz. So
  603. there isn't a strong size and weight driver, pushing us above
  604. that frequency region. If we're conserned about a manned 
  605. vehicle, we should probably move to at least 20 khz to get the
  606. power line noise above the audio region. (That 400 Hz whine
  607. in my airliner stereo head-set is really annoying if I have to
  608. listen for very long).
  609.  
  610. But how high can we comfortably go? The answer comes from the
  611. DC power processing folks. When we design DC to DC converters
  612. in this power range, readily-available component technologies
  613. for semiconductor switching devices, transformers, capacitors,
  614. etc. limit us to a maximum frequency of about 50kHz. So if we
  615. stay comfortably below that, and continue with our initial
  616. thought to chose something close to 20 kHz, we can expect
  617. to find a good selection of qualified power components and
  618. materials, and a good body of design data, with which to
  619. implement hardware designs.
  620.  
  621. But one of the biggest drivers for a high frequency choice also
  622. comes from modern DC power processor technology. As discussed
  623. earlier, when we have to interface with a source having a
  624. voltage that is significantly different from that which we
  625. need, or when we need ground isolation, we insert a DC to DC
  626. converter. A typical modern DC to DC converter contains a
  627. switching (or chopper) stage which takes the input DC and
  628. converts it to high-frequency AC. A transformer then raises
  629. or lowers the voltage to the required value, usually in
  630. conventional AC power system fashion. This AC is then
  631. rectified and filtered to output the DC power to the load. 
  632.  
  633. So, in the actual DC system on a large general-purpose
  634. spacecraft (like SSF), including all the load and source
  635. power processing, it looks like the figure below. As you
  636. can see, several DC to AC to DC conversions are required
  637. (at the source interface, battery interface, and most load
  638. interfaces). It becomes an obvious extrapolation to take
  639. away some of the hardware, so the normal high frequency
  640. in the DC to DC converter intermediate stages is simply
  641. applied tooand taken from the distribution busses, and
  642. the power system is nothing more than a large, distributed
  643. DC to DC converter, which eliminates about half of the
  644. hardware in a conventional DC system.
  645.  
  646.    Here is my attempt at the Figure ...
  647.  
  648. Source-IF-Chpr-Xfer-R-OF--Dist Bus--IF-Chpr-Xfer-R-OF-Load
  649.                             DC
  650.  
  651. Source-IF-DC to AC--Distribution Bus-Xfr-R-OF-Load
  652.                             AC
  653.  
  654. Where:
  655.    IF - Input Filter
  656.    Chpr - Choppper, DC to AC
  657.    Xfer - Transformer
  658.    R - Rectifier, AC to DC
  659.    OF - Output Filter
  660.  
  661. Because of the nature of space station users, the above
  662. reduction in equipment is even greater than we would forecast
  663. by inspection. Many factors (duty cycling, experiment down
  664. time, user change overs, etc.) influence the actual amount of
  665. loads that are actively powered at any one time. Since everyone
  666. forcasts that the SSF power system will always be loaded to
  667. near-capacity, there will always be load hardware "waiting its
  668. turn." Depending on the conservatism of the analysis,
  669. estimates have projected that the ration of "installed" to
  670. "active" loads will be between two and four. The reduction
  671. in hardware would then bet between 675 and 1575 pounds
  672.  
  673. But even those large-sounding weight savings would not be
  674. enough to justify the adoption of a technology that was this
  675. new for space systems (even though it has been extensively 
  676. used elsewhere). The most powerful reason for selecting systems
  677. like the one on SSF comes from improved efficiency.
  678.  
  679. The direct use of high frequency allows us to use Resonant
  680. Inversion. The approach we selected for SSF excites a series
  681. resonant inductance-capacitance circuit which "rings" at its
  682. natural frequency. Using a principle proposed by Neville
  683. Mapham more than 30 years ago, the output power is taken from
  684. across the resonant capacitor, and is a low distortion, low
  685. impedance, sine wave voltage source that can be used to power a
  686. "utility" type system. However, the most important feature
  687. of this approach is that all the switching associated with the
  688. power conversion occurs when the current is zero, when the 
  689. resonant network has forced it to go there. This eliminates a
  690. major source of losses in modern power processing equipment,
  691. and typically cuts inverter losses in half, from approximately
  692. 10% to approximately 5%. Since a percent is around 500 W (on
  693. the PMC station), that means a savings on the PMC station of
  694. about $25 million. If we also add total life cycle costs
  695. for the entire mission, that savings can grow to between
  696. $100 million and $150 million, depending on how conservative
  697. your analysis rules are.
  698.  
  699. The last question the die-hards finally ask is, "Since it's so
  700. good, why not use resonant inversion to produce 400-Hz or 
  701. 60 Hz? Then we can have the best of both worlds, a familiar
  702. frequency and all the benefits of the new technology." If
  703. you do the math, you find that a direct-generation resonant
  704. inverter for 60-Hz or 400-Hz has resonant network values that
  705. would yield to enormous (and impractical) inductors and
  706. capacitors. We could (and do) use resonant processors to change
  707. to an intermediate high-frequency and then synthesize the low
  708. frequency by steering the high frequency pulses. While this
  709. would design a superior inverter or DC to DC converter with
  710. higher efficiencies than the conventional approaches, it
  711. would look a lot like a standard Dc to DC converter, and we
  712. would lose most of what we gained.
  713.  
  714. For the SSF application, the "Science Users" provided the final
  715. rejection of low-frequency AC. To properly perform some of their
  716. measurements, they require that the external fields from power
  717. processing and transmission be at least three orders of
  718. magnitude (actualy ~70 db) lower than the typical performance
  719. of today's 400-Hz aircraft systems. Most experts in the field
  720. believe that this would not be possible. If a high-enough AC
  721. frequency (such as 20 kHz) is used, shielding to provide the
  722. lower interference levels is easier, and even more important,
  723. the interference the system might generate is well-above
  724. the frequency response of their instrumentation, and therefore
  725. will not cause a measurement problem.
  726.  
  727.  -- end of article by Jim Mildice --
  728.  
  729. Bibliography of the 20 kHz Research
  730.  
  731. 1967
  732. (1) Mapham, N., "An SCR Inverter with Good Regulation and
  733.     Sine-Wave Otuput," IEEE Trans. on Industr. Gen. Application,
  734.     Vol. IGA-3, No. 2, 1967, pp. 176-
  735.  
  736. 1983
  737. (2) Renz, D., Finke, R., Steven N., Tringer, J. and Hansen, I.
  738.     "Design Considerations for Large Space Electric Power
  739.     Systems", NASA TM-83064
  740.  
  741. 1985
  742. (3) Hoffman, A.C., Hansen, I.G., Beach, R.F., Plencer R.M.,
  743.     Dengler R.P., Jefferies K.S. and Frye R.J., "Advanced
  744.     Secondary Power System for Transport Aircraft,"
  745.     NASA TP-2463
  746.  
  747. 1986
  748. (4) Mildice, J. and Waapes, L. "Resonant AC Power System: Proof
  749.     of Concept" NASA CR-175069
  750.  
  751. (5) Mildice, J., "AC Power System Test Bed" NASA CR-175068
  752.  
  753. (6) Mildice, J. "Bidirectional Power Converter Control
  754.     Electronics," NASA CR-175070
  755.  
  756. (7) "High Frequency Power Distribution System" NASA CR-175071
  757.  
  758. (8) Hansen, I.G., "Description of a 20 Khz Power Distribution
  759.     System" NASA TM-87346
  760.  
  761. (9) Hansen, I.G. and Wolf, F.J. "20 Khz Space Station Power
  762.     System," NASA TM-88801, 1986. 19th Annual Electronics and
  763.     Aerospace Systems Conference, Sept 8-10, 1986.
  764.  
  765. (10)Hansen, I.G. and Sundberg, G.R. "Space Station 20 Khz Power
  766.     Management and Distribution System." NASA TM-87314. 1986
  767.     IEEE Power Electronics Specialists Conference
  768.  
  769. (11)Zelby, L.W., Mathes, J.B., and Shawver, J.W., "Transmission
  770.     Line Design for a Power Distribution System at 20 Khz,"
  771.     NASA CR-3987, July 1986. NASA Contract NAG3-508
  772.  
  773. 1987
  774. (12) Tofigh, F., "208 VAC, 20 Khz Hybrid Remote Power Controller,"
  775.      Energy-New Frontiers, 22nd IECEC, AIAA, New York.
  776.  
  777. (13) Temple, V.A.K. "MOS COntrolled Thyristors in Energy Conversion
  778.      Systems," Energy-New Frontiers. 22nd IECEC, AIAA, New York
  779.  
  780. (14) Mildice, J., Schreiner, K. and Woff, F., "Control
  781.      Considerations for High Frequency, Resonant, Power Processing
  782.      Equipment Used in Large Systems," NASA TM-89926. Energy-New
  783.      Frontiers, 22nd IECEC, AIAA, New York
  784.  
  785. (15) Lipo, T.A. and Sood, P.K. "Study of the Generator/Motor
  786.      Operation of Induction Machines in High Frequency Link
  787.      Space Power Systems," NASA CR-179600, 1987.
  788.  
  789. 1988
  790. (16) Sood, P.A., Lip, T.A., and Hansen, I.G. "A Versatile Power
  791.      Converter for High Frequency Link Systems," IEEE Trans.
  792.      on Power Electronics, Oct 1988
  793.  
  794. (17) Hansen, I.G. "Status of 20 kHz Space Station Power 
  795.      Distribution Technology," IEEE Applied Power Electronics
  796.      Conference, APEC 88
  797.  
  798. (18) Renz, D. D., "Power Components for the Space Station Power
  799.      Distribution System," IECEC 1988, July 31-Aug 5
  800.  
  801. (19) Hansen, I.G., "Power Distribution Technology for Aerospace
  802.      Applications," Power Magazine, July 1988
  803.  
  804. (20) F, Sgebg Tsaum, F.C. Lee "Computer Modeling and Simulation
  805.      of a 20 Khz AC Distribution System for Space Station,"
  806.      IECEC, 1988, pp 338-344.
  807.  
  808. (21) O. Wasynczuk, PC Krause "Simulation and Control of a 20 Khz
  809.      Spacecraft Power System" IECEC, 1988, pp 663-669.
  810.  
  811. (22) F. Tsai, F.C. Lee "Effects of Load on the Performance of
  812.      the Mapham Resonant Inverter," IECEC, 1988, pp. 655-661.
  813.  
  814. (23) K. Schreiner, "AC Bidirectional Motor Controller," IECEC 1988
  815.  
  816. (24) O. Wasynczuk, PC. Krause "Dynamic Characteristics of a 20 Khz
  817.      Resonant Power Systems: Fault Identification & Fault
  818.      Recovery" IECEC, 1988, pp 663-669.
  819.  
  820. 1989
  821. (25) Mildice, J. "In Space, its 20 khz ac Power," Powertechnics
  822.      Magazine, Feb 1989, pp 29-32
  823.  
  824. (26) Sundberg, R., Brush, A., Patterson, A. Button, R.
  825.      "Distribution and regulation Characteristics of a Mapham
  826.      Inverter," 24th IECEC, Aug. 6-11, 1989
  827.  
  828. (27) Brush A., Sundberg, R. and Button R., "Frequency Domain
  829.      Model of Parallel Series Output-Connected Mapham Inverter,"
  830.      24th IECEC, Aug. 6-11, 1989.
  831.  
  832. (28) Hansen, I.G., "Variable Speed Induction Motor Operation
  833.      from a 20 Khz Power Bus," 24th IECEC, Aug 1989
  834.  
  835. (29) Leskovich, R. and Hansen, I.G. "The Effects of Nonlinear
  836.      Loading upon the SSF 20 Khz Power System," 24th IECEC,
  837.      Aug 1989
  838.  
  839. (30) R. Sundberg, A. Brush, R. Button & A. Patterson "Distribution
  840.      Regulation Characteristics of a Mapham Inverter." IECEC 1989
  841.  
  842. (31) R. Button, A. Brush, R . Sundberg "Development and Testing
  843.      of a 20 Khz Component Test Bed" IECEC, 1989
  844.  
  845. (32) P. Jain, J. Bottril "An Improved Mapham's Inverter for High
  846.      Frequency Space Power Conversion," IECEC, 1989, pp. 611-616
  847.  
  848. (33) K. Schreiner, "AC Bidirectionaly Motor Controller," IECEC,
  849.  
  850. (34) S. K. Sul, I. Alan & T.A. Lipo "Performance Testing of a High
  851.      Frequency Link for Space Power Distribution System" IECEC
  852.  
  853. 1990
  854. (35) O. Wasynczuk, PC. Krause "Steady-state and Dynamic
  855.      Characteristics of a 20 Khz Space Craft Power Systems:
  856.      Control of Harmonic Resonance" IECEC, 1990, pp. 471-476.
  857.  
  858. ------------------------------
  859.  
  860. End of Space Digest Volume 16 : Issue 337
  861. ------------------------------
  862.