Как устроены космические корабли, чтобы предотвратить перегрев?

Ключевыми моментами в тепловом расчете спутников, которые окутывают «для предотвращения перегрева», являются:

1. Имейте конструкцию, которая специально имеет путь потери тепла, это по определению должен быть путь с высокой проводимостью, а не изолятор. Учтите, что если предмет имеет два сходных пути, отличающихся только из-за неопределенных свойств материала, может быть очень трудно определить, какой из них будет преобладать в той или иной ситуации.

2. Путь высокой проводимости должен применяться на каждом этапе от источника тепла до космического вакуума:

• компоненты, прикрепленные к печатной плате с помощью теплопроводящего клея,
• короткие боковые пути в печатных платах,
• утолщенный пол электронных блоков (позволяет распределять тепло для большего доступа к радиаторному пространству)
• заполнитель интерфейса между коробкой оборудования и панелью,
• прямой вид панели на пространство с низким уровнем солнечного излучения И / ИЛИ сеть тепловых труб в панели И / ИЛИ зеркальное покрытие снаружи панели, если нельзя избежать попадания солнечного света.

3. Методы для вышеуказанных шагов часто выбираются для минимизации неопределенности, а также для их максимальной производительности: гораздо меньше головной боли иметь слегка неоптимальный дизайн, который, как вы знаете, будет работать, а не беспокоиться о интерфейсах металл-металл. .

4. После этого рассмотрите возможность изоляции прямых солнечных лучей. Снова сделайте это как а) для снижения тепловой нагрузки, так и б) для повышения уверенности в контролируемом пространстве.

5. Очевидно, что будут требования и к минимальной температуре. Будут компромиссы с точки зрения производительности и неопределенности, чтобы соответствовать как жарким, так и холодным ограничениям в любое время года.

• с точки зрения надежности предпочтите нагреватели перед тепловыми трубками, а пассивные тепловые трубки перед контурными тепловыми трубками или насосами,
• очевидно, что есть еще один компромисс по сохранению мощности нагревателя в доступном диапазоне,
• учитывая заинтересованность в снижении неопределенности, старайтесь не слишком полагаться на тепловую массу компонентов. Очевидно, что для внезапных изменений, таких как затмение, это важно, но это означает, что теперь вы полагаетесь на гораздо более длинную цепочку неопределенностей.

6. гарантия

• сделайте тепловую математическую модель, попросите кого-нибудь еще проверить ее
• протестируйте его в камере с большим количеством термопар и сравните тест с моделью, а затем используйте это для улучшения связей модели

Есть много способов контролировать температуру спутника и распределение тепла внутри спутника. Часто они покрыты многослойной изоляцией , которая придает им типичный золотистый блеск, или применяются другие виды обработки поверхности, такие как белая краска. Другие меры включают выдвижные жалюзи, ориентацию спутника определенным образом на солнце, тепловые трубы/тепловые мосты и радиаторы.

Это лишь некоторые инструменты, которые профессиональные тепловые аналитики используют при проектировании спутников, чтобы поддерживать критические компоненты в пределах соответствующих диапазонов рабочих температур. Обычно наиболее важно, чтобы температура батарей всегда была в пределах нескольких десятков градусов (C).

Вы также вкратце коснулись магнитных частиц, которые отклоняются магнитным полем Земли, но это совсем другое дело, потому что частицы не вызывают значительного дополнительного теплового потока на космических кораблях.