Controlul termic al navelor spațiale
În proiectarea sateliților artificiali și a navei spațiale , sistemul de control termic sau TCS (din sistemul de control termic englezesc) are funcția de a menține toate părțile satelitului în limite acceptabile de temperatură în toate fazele misiunii, rezistând mediului extern care poate variază foarte mult în funcție de faptul dacă satelitul este expus spațiului profund sau fluxurilor solare sau planetare și de a respinge căldura produsă de disiparea satelitului însuși către spațiu.
Descriere
Controlul termic este esențial pentru a asigura performanțe optime și succesul misiunii, deoarece dacă o componentă atinge o temperatură prea ridicată sau prea scăzută, aceasta poate fi deteriorată sau poate funcționa defectuos. Controlul termic este, de asemenea, necesar pentru a menține componente specifice (cum ar fi senzori optici, ceasuri atomice etc.) într-o anumită cerință de stabilitate termică, pentru a se asigura că acestea au cea mai bună performanță posibilă.
Controlul termic poate include componente active sau pasive și funcționează în două moduri:
- protejează echipamentele de temperaturi excesiv de ridicate sau prin izolare termică din surse externe de căldură (cum ar fi soarele sau infrarosu sau fluxul planetar albedo) sau prin eliminarea căldurii produse de surse externe (cum ar fi căldura disipată de echipamentele electronice).
- protejează echipamentul de temperaturi prea scăzute, prin izolație din mediul extern rece, absorbția căldurii din surse externe sau de căldura produsă de sursele interne.
Componentele de control termic pasive sau PTCS (sistem de control termic pasiv) includ:
- izolație multistrat (MLI), care protejează satelitul de încălzirea excesivă solară sau planetară, precum și de răcirea excesivă atunci când este expus spațiului profund
- tratamente de suprafață care modifică proprietățile termo-optice ale suprafețelor externe
- umpluturi termice care îmbunătățesc cuplarea termică la anumite interfețe (de exemplu pe calea termică dintre o unitate electronică și radiatorul acesteia)
- șaibe termice care reduc cuplarea termică la anumite interfețe
- dublatoare termice care distribuie căldura disipată de unități pe suprafața caloriferului
- oglinzi, cunoscute sub numele de SSM (oglinzi secundare de suprafață) sau OSR (reflectoare solare optice) care îmbunătățesc capacitatea de a respinge căldura de la radiatoarele externe și în același timp reduc absorbția oricăror fluxuri solare
- unități de încălzire radioizotopice, cunoscute sub numele de RHU (unitate de încălzire radioizotopică), utilizate de unele misiuni de explorare planetară sau spațială pentru a produce și stoca energie electrică în scopuri termice
Controlul termic al componentelor sau al sistemului ATCS activ (Active Thermal Control System) include:
- încălzitoare electrice controlate termostatic pentru a menține temperatura unității peste limita sa inferioară în timpul fazelor reci ale misiunii
- circuite de fluid pentru a transfera căldura disipată de echipament către radiatoare. Ei pot fi:
- circuite monofazate, controlate de o pompă
- circuite bifazate, constând din conducte de căldură (HP), conducte de căldură cu buclă (LHP) sau bucle pompate capilare (CPL)
- jaluzel (care schimbă capacitatea de a respinge căldura în funcție de temperatură)
- Racitoare termoelectrice cu efect Peltier
Evenimente
Cel mai important eveniment din domeniul controlului termic și al mediului este Conferința internațională privind sistemele de mediu , organizată în fiecare an de AIAA .
Bibliografie
- Gilmore, DG, „Satellite Thermal Control Handbook”, The Aerospace Corporation Press, 1994.
- Karam, RD, Control termic prin satelit pentru inginerii de sisteme, Progrese în astronautică și aeronautică, AIAA , 1998.
