مروری بر فناوری های نوین در کنترل حرارت غیرفعال تاسواره ها

نوع مقاله : علمی- ترویجی

نویسندگان

پژوهشکده مواد و انرژی، پژوهشگاه فضایی ایران

چکیده

ب
بیشتر اجزای ماهواره‍ها و فضاپیماها دارای دامنه مشخصی از درجه حرارت مجاز هستند، که باید برای عملکرد بهینه و بقای زیرسیستم‍ها‍ برآورده شوند. این گستره دمایی با انواع تکنیک‍های مدیریت حرارتی فعال و غیرفعال تنظیم می‍شود. کنترل حرارت غیرفعال، نیازی به استفاده از توان الکتریکی ماهواره برای تنظیم حرارتی ندارد، از این رو، سیستم‍های کنترل حرارت غیرفعال کم‍هزینه، دارای حجم‍کم، وزن ناچیز، قابل اعتماد و بدون ریسک عملیاتی بوده و بهره‍گیری از آن‍ها برای طراحان سامانه‍های فضایی به خصوص برای تاسواره‍ها بسیار سودمند خواهد بود. امروزه، فناوری‍های نوین همچون سپرهای خورشیدی، لوله‍های حرارتی مسطح خم‍شونده، رادیاتورهای بازشونده، کرکره‍های حرارتی، رادیاتورهای نشر متغیر، واحدهای ذخیره‍سازی حرارتی و تسمه‍های حرارتی فیلم گرافیتی پایرولیتیک علاوه بر ابزارهای سنتی کنترل حرارت عرضه شده و با موفقیت به کار برده شده‍اند. این مقاله، مروری بر دستاوردها و فناوری‍های نوین در کنترل حرارت غیرفعال تاسواره‍ها خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     A. Poghosyan and A. Golkar, "CubeSat evolution: Analyzing CubeSat capabilities for conducting science missions," Progress in Aerospace Sciences, vol. 88, pp. 59-83, 2017.
[2]     B. M. Franco, G. L. Dornelles, L. F. Riva, J. H. Garcia, D. L. Guarnieri, K. V. Paiva, et al., "Thermal control analysis on a 6U CubeSat equipped with a high-power laser," in CubeSats and NanoSats for Remote Sensing II, 2018, p. 107690T.
[3]     J. Berg, J. Oliveira, J. Congiardo, L. Walls, P. Putman, and M. Haberbusch, "Thermal Performance of a Cryogenic Fluid Management Cubesat Mission," in Thermal Fluids Analysis Workshop, 2013.
[4]     J. Berg, "CryoCube-1: A Cryogenic Fluid Management CubeSat," 2013.
[5]     P. Putman, A. Walker, M. Harris, G. Husk, and M. Harberbusch, "Cryogenic Thermal Management for CryoCube-1," 2015.
[6]     K. Shukla, "Heat pipe for aerospace applications—an overview," Journal of Electronics Cooling and Thermal Control, vol. 5, p. 1, 2015.
[7]     H. Brouwer, Z. d. Groot, J. Guo, and H. Jan van Gerner, "Solving the Thermal Challenge in Power-Dense CubeSats with Water Heat Pipes," 2017.
[8]     A. Periola and O. Osanaiye, "Low cost intent driven future multi-media content access system and network," Multimedia Systems, vol. 27, pp. 1125-1142, 2021.
[9]     S. Isaacs, D. Arias, M. Hulse, M. Lake, and D. Hengeveld, "Enhancing CubeSat and Small Satellite Reliability through Improved Thermal Management," 2016.
[10]   S. Isaacs, D. Arias, M. Hulse, D. Hengeveld, and P. Hamlington, "Development of a two-phase heat strap for CubeSat applications," 2016.
[11]   S. Ono, H. Nagano, Y. Nishikawa, M. Mishiro, S. Tachikawa, and H. Ogawa, "Thermophysical properties of high-thermal-conductivity graphite sheet and application to deployable/stowable radiator," Journal of Thermophysics and Heat Transfer, vol. 29, pp. 403-411, 2015.
[12]   B. Yost, S. Weston, G. Benavides, F. Krage, J. Hines, S. Mauro, et al., "State-of-the-art small spacecraft technology," 2021.
[13]   L. Casonato, "Bio inspired smart materials applied to Spacecraft Thermal Control," Thales Alenia Space Italy) 2017-2018.
[14]   C. Clagett, L. Santos, B. Azimi, A. Cudmore, J. Marshall, S. Starin, et al., "Dellingr: NASA Goddard Space Flight Center's First 6U Spacecraft," 2017.
[15]         A. L. Evans, "Design and Testing of the CubeSat Form Factor Thermal Control Louvers," in SmallSat Conference, 2019.
[16]   H.-U. Oh, S.-H. Jeon, and S.-C. Kwon, "Structural design and analysis of 1U standardized STEP Cube Lab for on-orbit verification of fundamental space technologies," International Journal of Materials, Mechanics and Manufacturing, vol. 2, pp. 239-244, 2014.
[17]   S.-J. Kang, H.-M. Jung, J.-K. Seo, and H.-U. Oh, "Performance and Thermal Design Validation for FM STEP Cube Lab," Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, vol. 43, pp. 814-821, 2015.
[18]   S.-J. Kang and H.-U. Oh, "On-orbit thermal design and validation of 1 U standardized CubeSat of STEP cube lab," International Journal of Aerospace Engineering, vol. 2016, 2016.
[19]   F. A. Kulacki, S. Acharya, Y. Chudnovsky, R. M. Cotta, R. Devireddy, V. K. Dhir, et al., Handbook of thermal science and engineering: Springer, 2018.
[20]   M. K. Choi, "Paraffin Phase Change Material for Maintaining Temperature Stability of IceCube Type of CubeSats in LEO," in 13th International Energy Conversion Engineering Conference, 2015, p. 3984.
[21]   H. M. Ali, A. Arshad, M. Jabbal, and P. G. Verdin, "Thermal management of electronics devices with PCMs filled pin-fin heat sinks: a comparison," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 117, pp. 1199-1204, 2018.
[22]   M. Wilson, D. Hengeveld, and S. Lockyer, "Thermal Performance Characterization of TED-Enhanced Thermal Straps and Thermal Links with Oscillating Heat Pipes," 2018.
[23]   A. Maas, "Development of Pyrolytic Graphite Applications in Spacecraft Thermal Control Systems-Airbus DS NL HiPeR Product Suite Development Status," 2017.
[24]   M. Knapp and S. Seager, "ASTERIA: A CubeSat for exoplanet transit and stellar photometry," AAS/Division for Extreme Solar Systems Abstracts, vol. 47, p. 106.08, 2015.
[25]         I. M. McKinley, C. H. Smith, P. G. Ramsey, and J. I. Rodriguez, "Pyrolytic graphite film thermal straps: Characterization testing," Cryogenics, vol. 80, pp. 174-180, 2016.