تحديات المراقبة الحرارية في تلسكوب الفضاء ومرصده

التبريد النشط: المبردات الميكانيكية والتبريد الميكانيكي

(ب) بالنسبة للصكوك التي يجب أن تعمل تحت 50 كيلو متراً، يلزم التبريد النشط. [و] أجهزة التبريد الآلية [FLT:] تستخدم في الوقت نفسه أجهزة التبريد ذات الترددات الميكانيكية، أو في عمليات التبريد ذات الصبغة الدهونية، أو في حالة حدوث اضطرابات في الجسم، أو في حالة حدوث اضطرابات في الجسم، أو في حالة حدوث اضطرابات في الجسم.

الدروع الحرارية والسنة

فالدروع الحرارية الكبيرة ضرورية للمراصد التي تحتاج إلى سد الحرارة المباشرة للشمس، والأبرز مثال على ذلك هو أن المقياس الخمسي للشمس الذي يستخدمه المجلس، وهو ما يناهز حجم محكمة للتنس، وكل طبقة من المواد التي تُجمع بالنسيج والألمنيوم، وتُظهر ضوء الشمس وتسمح بالتشعير في الفضاء بين الطبقات الباردة.

حبوب اللحوم والمتبدلات الحرارية

[[الوصلات الفلورية]] إن أنابيب المياه [الفلورية: 1] هي أجهزة سلبية تنقل الحرارة بسرعة باستخدام سائل عامل ذي مرحلتين (مثلاً، الأمونيا أو البروبلين) يُستخدم في الطرف الساخن والمكونات في النهاية الباردة، ويمكن أن تنقل الحرارة على مسافات عدة مترات مع انخفاض حرارة الجسم الحراري إلى حد أدنى.

دراسات حالة في مجال الامتياز الهندسي الحراري

ويعطي فحص كيفية التغلب على المرصدات المحددة للتحديات الحرارية دروسا قيمة للبعثات الجديدة، ويوضح تلسكوبات متحركة اتساع نُهج المراقبة الحرارية.

The Hubble Space Telescope: Orbital Thermal Stability

ويُطلق في عام 1990 مقراب الفضاء الهبل ويُشغل في مدار أرضي منخفض، ويجب أن يحافظ على بصريه عند درجة حرارة تبلغ 21 درجة مئوية (0.5 درجة مئوية) للمحافظة على الاتساق، ويشمل نظام التحكم الحراري في المدار ثلاث طبقات معززة، وبطانيات حرارية متطورة، ويغطي التلسكوب بطانات حرارية بيضاء تعكس ضوء الشمس بينما يسمح بتركيب سلسلة الحرارة الداخلية.

تلسكوب جيمس ويب الفضائي: مسببات توتر في L2

إن النظام العالمي لرصد المحيطات، الذي بدأ في كانون الأول/ديسمبر ٢٠٢١، يمثل مركباً من الهندسة الحرارية السلبية، حيث أن مداره حول نقطة الترسب L2 يسمح له بالبقاء على نفس الجانب من الشمس، بحيث يمكن أن يحجب باستمرار درجة الحرارة العالية التي تصيبه في المنطقة الوسطى من القرن العشرين، كما أن طبقة الحراس الخمس تباع في الفضاء الخارجي.

Speitzer Space Telescope: Cryogen —Limited Infrared Observations

وقد استخدم تلسكوب سبيتزر الفضائي )٢٠٠٣-٢٠٠٢( نهجا مختلفا: وهو جهاز سائل من الهيليوم الذي احتفظ بأدواته في حوالي ٥,٥ كاف لمدة تزيد على خمس سنوات، وبعد أن استنفدت الهيليوم، اجتاز المرصد مرحلة " بعثة حرب " ، حيث كان يعمل في حوالي ٣٠ كيلوباس باستخدام التبريد السلبي لصكوك أكثر فتكا، وكان تصميم المبرد الذي كان يُفرض على مدى الحياة أبسط من الجسمين.

الاتجاهات المستقبلية في مجال التحكم الحراري في تلسكوب الفضاء

ونظراً إلى أن المراصد التالية للجيل مثل تلسكوب نانسي غريس الفضائي الروماني، والمقريب الأوروبي الكبير جداً (على الرغم من أن الأرض موجودة)، والمقاريب الأشعة السينية المستقبلية مثل أثينا، يجري تصميمها، فإن السيطرة الحرارية يجب أن تتطور لتلبية متطلبات أكثر الطلب، وهناك اتجاهات عديدة آخذة في الظهور.

المواد والتدوينات المتقدمة

ويجري تطوير مواد جديدة تجمع بين التوسع الحراري المنخفض والارتفاع في السلوك الحراري، مثل مركبات الكربون والرغاوي المعدنية. - المعاطف المسموح بها التي تغير خصائصها تحت الحمراء مع درجة الحرارة (أجهزة الإشعاع الذكي) يمكن أن تكيف بشكل دينامي دون أجزاء ميكانيكية. [و]

المجهزون بمجالات الطبخ والكاكاو المتسمة بالكفاءة العالية

وأصبح المبردات الميكانيكية أصغر وأخف وأكثر موثوقية، وأصبحت مبردات النبض متاحة الآن ويمكن أن توفر التبريد في 4 كيلو مع معامل أداء أفضل عشرة أضعاف من التصميمات السابقة، وتُعد مبردات النظم الكهرومغناطيسية الدقيقة في طور التطوير بالنسبة للسواتل الصغيرة ومرصدات كبيسات، وستمكن هذه السلف من إيفاد بعثات أكثر طموحا، بما في ذلك البعثات التي تتطلب أجهزة استخلاصا للكشف عن درجات الحرارة.

التصميم والتجارب الحرارية المتكاملة/الميكانيكية

وستستفيد المقراب المستقبلية من التوأم الرقمي والنموذج المتقدم الذي يقوم به الأزواج من الأداء الحراري والهيكلي والبصري، ويحدد هذا النهج المتكامل التشوهات الحرارية في مرحلة التصميم، ويقلل من إعادة التصميم المكلفة، وسيصبح اختبار المدارات ومعايرة النظم الحرارية أكثر آلية، مما يسمح للمقاريب بالتعافي من الهالات التي لا تدخل على أرض.

In — Space Assembly and Refueling

ويمكن أن تغير مفاهيم خدمة وتجميع التلسكوبات في الفضاء نماذج التحكم الحراري، ويمكن أن تحل مركبة فضائية من أجهزة الخدمة محل جهاز فكاء فاشل أو طارد أو استبدال بطانيات حرارية مضرورة، مما سيسمح بطول مدة البعثة ويقلل من الحاجة إلى عناصر موثوقية عالية، وقد أظهرت مشاريع الصيانة الساتلية التابعة للأكاديمية الوطنية للملاحة الجوية تقنيات للوقود والتصليح في المستقبل، مع تطبيق هذه الأساليب.

خاتمة

فالتحكم الحراري هو الانضباط الأساسي للمقاريب والمراصد الفضائية، وبدونه، فإن الآلات البصرية والكشافات الحساسة التي تكشف عن أسرار الكون ستجعل عديمة الجدوى من التشوه الحراري والضوضاء والفشل، وتظل التحديات - درجات الحرارة القصوى، والموارد المحدودة، وتدهور المواد، واختبار الحلول المبتكرة التي تختلط بها الأساليب غير الملزمة، والتصميمات التي لا تُستخدم في المستقبل.

For further reading, see NASA’s JWST Sunshield page, , ]sA’s Planck cooling system overview, and Spitzer Space Telescope instrument thermal details.