Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 1. С. 172-184
Стабилизация теплового режима съёмочной системы в условиях космического полёта
Г.А. Аванесов
1 , Б.С. Жуков
1 , Н.Н. Брысин
1 , М.А. Зайцев
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 15.01.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-1-172-184
В условиях околоземного орбитального полёта телескоп съёмочной системы постоянно находится в радиационном взаимодействии с подстилающей поверхностью. Идущий от неё поток излучения складывается из собственного теплового излучения Земли и отражённого солнечного излучения, которые зависят от высоты орбиты, высоты Солнца и вида подстилающей поверхности. Внутри телескопа около 20 % идущей от Земли тепловой энергии падает на главное зеркало. Оставшиеся 80 % тепловой энергии попадают на бленду, которая находится в радиационном взаимодействии с конструкцией телескопа. В статье рассматривается возможность стабилизации теплового режима съёмочной системы, в которой бленда наблюдающего земную поверхность телескопа используется в качестве радиатора. В ней же размещаются тепловые аккумуляторы, содержащие вещество, теплота плавления и отвердевания которого используется для рекуперации потоков радиационной энергии, приходящих от Земли. Для расчёта реальных вариаций плотности потока излучения Земли при движении космического аппарата (КА) по орбите использовались данные суточных измерений потоков коротковолнового и длинноволнового излучения, получаемые сканирующим радиометром CERES (англ. Clouds and the Earth’s Radiant Energy System) на КА Terra дважды в месяц в течение 2021 г. На их основе рассчитаны потоки излучения, поступающие на бленду на дневной и ночной части орбиты КА, определяющие профицит и дефицит тепловой энергии на апертуре телескопа. Рассмотрен цикл работы системы термостабилизации бленды, включающей рекуперацию приходящей от Земли тепловой энергии с помощью теплового аккумулятора и использование электронагревателей для компенсации дефицита теплового потока. Получены оценки необходимого количества теплоаккумулирующего вещества. Делается вывод о целесообразности использования тепловых аккумуляторов в системах стабилизации тепловых режимов бортовых приборов.
Ключевые слова: телескоп, бленда, тепловая энергия, рекуперация, аккумулятор, теплота, плавление, отвердевание, спутниковые изменения, спектр излучения, спектр отражения
Полный текстСписок литературы:
- Аванесов Г. А., Зиман Я. Л., Тарнопольский В. И. и др. Телевизионная съемка кометы Галлея. М.: Наука, 1989. 295 с.
- Доценко С. П., Данилин В. Н., Марцинковский А. В. Теплоаккумулирующие свойства н-парафинов, жирных кислот и многокомпонентных систем на их основе // Физико-химический анализ свойств многокомпонентных систем. 2003. № 1. С. 12–16.
- Моделирование тепловых режимов космического аппарата и окружающей его среды / ред. Г. И. Петров. М.: Машиностроение, 1971. 367 с.
- Мозговой А. Г., Шпильрайн Э. Э., Дибиров М. А. Бочков М.М., Левина Л.Н., Кенисарин М.М. Теплофизические свойства теплоаккумулирующих материалов. Кристаллогидраты. М.: ИВТАН АН СССР, 1990. № 2(82). 105 с.
- Формозов Б. Н. Введение в криогенную микроэлектронику. СПб.: Наука, 2001. 326 с.
- Space Environment. ECSS-E-ST-10-04C, ESA-ESTEC. 2008. https://ecss.nl/standard/ecss-e-st-10-04c-space-environment/.
- Spacecraft Thermal Control Handbook. V. 1: Fundamental Technologies. 2nd ed. / ed. Gilmore D. G. E1 Segundo, California: Aerospace Press, 2002. 836 p.
- The Gaia mission // Astronomy and Astrophysics. 2016. V. 595. Article A1. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201629272.
- Wielicki B. A., Barkstrom B. R., Harrison E. F. et al. Clouds and the Earth’s Radiant Energy System (CERES): An Earth Observing System Experiment // Bull. American Meteorological Society. 1996. V. 77. No. 5. pp. 853–868.