نقش حیاتی پوشش های کنترل حرارتی در ماهواره Longevity

ماهواره ها یکی از محیط های مجازات شده در تجربه انسانی را تحمل می کنند.در مدار زمین پایین، آنها به طور متناوب در نور مستقیم خورشید به + 120 درجه سانتیگراد پخت و جوش می کنند و به تاریکی سایه زمین می افتند که دما می تواند زیر -150 ° C بدون مدیریت حرارتی قوی، الکترونیک حساس شکست بخورد، مواد ساختاری خسته می شوند و طول عمر در ماه های بنفش اندازه گیری می شود تا پوشش های حرارتی را منعکس کند (و یا منعکس کننده اشعه های طبیعی).

در طول دهه گذشته، تقاضا برای ماموریت های طولانی مدت - صورت فلکی تجاری که برای 15 + سال کار می کنند، فضاپیمای دولتی در مدارهای جغرافیایی و کاوشگرهای بین سیاره ای - فناوری پوشش را به قلمرو جدید سوق داده است، نوآوری های اخیر بر روی enhanced تحت تابش ترکیبی، دوچرخه سواری حرارتی و تاثیر ذرات امیدوار کننده در این مقاله که به معنای پیشرفت فضایی است، بررسی می کند.

چرا پوشش حرارتی بیشتر از همیشه اهمیت دارد

کنترل حرارتی Passive از طریق پوشش ها به طور کلی قابل اعتماد تر، سبک تر و کمتر قدرت بادگیر نسبت به سیستم های فعال مانند رادیاتورها یا بخاری ها است، با این وجود، معامله این است که پوشش ها باید آبریزش خورشیدی خود را حفظ کنند و انتشار مادون قرمز بر کل زندگی یک ماموریت.

ماهواره های مدرن همچنین حمل محموله های با قدرت بالاتر، مانند رادارهای دیافراگم مصنوعی و آرایه های ارتباطات با نفوذ بالا، که گرمای بیشتری تولید می کنند، در همان زمان، قطعات مینیاتور شده مانند ماهواره های مکعب و نشست های کوچک دارای مناطق سطح کوچکتر و محدود تر از پوشش های فویل باید حرارت را در حالی که به طور فزاینده ای سبک و نازک هستند، مدیریت کنند.

پوشش های نانوساختاری

یکی از فعال ترین زمینه های تحقیقاتی شامل نانوسیم ها و متا مواد است.[۱] با پوشش های مهندسی در مقیاس نانو متر - با استفاده از نانو ذرات اکسید مانند آلومینا، تیتانیا، و یا zirconia رنگ آمیزی رنگ آمیزی، محققان می توانند دقیقاً خواص نوری را تنظیم کنند، به عنوان مثال، یک پوشش می تواند برای انعکاس بیشتر طول موج های خورشیدی طراحی شده باشد در حالی که جذب بالا مادون قرمز، و ضعیف تر از آن استفاده می کند.

پوشش های خود-Healing

نوآوری به ویژه هیجان انگیز ادغام میکروکپسها یا فیبرهای توخالی پر از عوامل واکنشی است.هنگامی که یک میکرومتوروئید یا اثرات زباله پوشش را ترک می کند، این پارگی کپسول ها و آزاد کردن یک عامل شفا دهنده که حاوی این شکاف است، به ویژه نسخه های اولیه از (FLT:0 پوشش های حرارتی کنترل حرارتی خود را نشان می دهد.[۱۰] F1٪ با تغییر دادن خواص اولیه ی نورواکسین، هنوز هم به طور قابل توجهی در مناطق آسیب دیده می شود.

پوشش های ایمنی و ظرفیت پذیری بالا و قابل نظارت

رد حرارت در فضا عمدتا از طریق تابش مادون قرمز است، بنابراین پوشش با قابلیت بالا (ε > 0.85) جایزه داده می شود. جدید پوشش های با قابلیت بالا بر اساس یک نوار حرارتی نوار سبز، به ویژه نوار حرارتی را گزارش می دهد (به عنوان مثال، ytria-stria-stoxynitride سیلیکون) در هنگام ذخیره مقادیر مادون قرمز پایین تر از حد حرارت، حتی می تواند یک نوار حرارتی را ارائه دهد.

مواد رادیواکتیو و اتمی-Oxygen-حفاظت

فراتر از تقاضاهای حرارتی، پوششها باید در برابر اشعه یونیزاسیون (protons and الکترونها) و اکسیژن اتمی مقاومت کنند که اتصال دهنده های ارگانیک را از بین می برد. جدید پوشش های مقاوم در برابر اشعه و همچنین یک لایه تست مکانیکی جدید را برای جلوگیری از 0μte یا سیلیس مشتق شده به طور ذاتی مقاوم به UV و تابش ذرات هستند و همچنین آنها را به لایه های کنترل نوری مدرن می رسانند که در حال حاضر کمتر از 0 سال اکسیژن استفاده می کنند.

مزایای کلیدی برای تولید کنندگان ماهواره و اپراتورها

این نوآوری ها به طور مستقیم به مزایای ملموس در سراسر چرخه عمر ماهواره ای تبدیل می شوند.

زندگی طولانی مدت

پوشش های خود شفا و پرتوی سخت شده، میزان تخریب حرارتی را کاهش می دهد. ماهواره ای که ممکن است بعد از ۱۰ سال به طور حرارتی ناپایدار شده باشد، اکنون می تواند به طور قابل اطمینان برای ۲۰ سال کار کند، که برای صورت فلکی که جایگزین یک فضاپیما منفرد گران است، حیاتی است.

طراحی حرارتی ساده تر

از آنجا که پوشش های نانوساختار یافته و با قابلیت بالا، ویژگی های نوری قابل پیش بینی و پایدار را ارائه می دهند، مهندسان حرارتی می توانند بودجه های برق رادیاتور و بخاری را ساده کنند، این امر توده و قدرت را برای بهبود محموله های کوچک آزاد می کند، این ساده سازی به ویژه ارزشمند است: یک ماهواره مکعب می تواند عملکرد حرارتی عالی را با یک پوشش واحد در فضای بیرونی خود به دست آورد، به جای اینکه چندین لایه پیچیده (IML) پتو باشد.

کاهش هزینه و ریسک

در حالی که پوشش های پیشرفته ممکن است هزینه بالاتری برای هر واحد داشته باشند، هزینه کل ماموریت را با حذف تعمیرات پوشش میان عمر (که به دلیل محدودیت های دسترسی نادر است) کاهش می دهند و با کاهش خطر شکست حرارتی، بیمه ها و هزینه های اطمینان ماموریت می تواند کاهش یابد زمانی که یک فن آوری پوشش ثابت شده با داده های تست گسترده استفاده می شود.

انعطاف پذیری ماموریت بزرگ

پوشش هایی که می توانند به شکل های نامتقارن، بستر های انعطاف پذیر یا حتی ساختارهای پرینت سه بعدی اعمال شوند، معماری های جدید فضاپیما را باز می کنند، به عنوان مثال، پوشش های با قابلیت بالا برای دیوارهای داخلی مخازن ترمز برای کمک به کنترل دمای در مراحل تعادل خود را نیز در نظر گرفته می شوند.

مسیرهای آینده: پوشش های هوشمند و پایدار

آزمایشگاه های تحقیقاتی در سراسر جهان به دنبال مرز بعدی هستند: پوشش هایی که به طور فعال وضعیت خود را حس می کنند و در زمان واقعی سازگار می شوند شامل:

  • لایه های سنسور یکپارچه [FLT 1] که بر خواص دی الکتریک یا بازتاب نوری نظارت می کنند و به طور بی سیم گزارش می دهند که چک های سلامت درون یا بیت می تواند جایگزین آزمایشات طولانی مدت برای زمین شود.
  • پوشش های الکتروکرومیک که تغییر خارج از حد و یا بی تحرکی خود را با یک ولتاژ کوچک اعمال، قادر به کنترل حرارتی پویا بدون پد مکانیکی یا شاتر.
  • مواد مبتنی بر Bio و تجزیه و تحلیل شده [FLT 1 ] برای بازگشت به زندگی در اواخر عمر، سیلیکون سنتی و پوشش های پلی تکنیک باقی مانده و یا تولید ذرات در پس از ورود مجدد به پلیمر های جدید بیولوژیکی با خواص نوری طراحی شده تحت مطالعه در آژانس فضایی ایتالیایی و دیگر سازمان های فضایی با هدف کاهش تاثیر زیست محیطی در حالی که عملکرد زیست محیطی را کاهش می دهند.
  • تولید اضافی از پوشش [FLT 1] با استفاده از اسپری پلاسما یا رسوب آئروزول اجازه می دهد پوشش دقیق و دقیق و منظم در زمین های پیچیده، کاهش زباله و فعال کردن آن را سریع در طول طراحی ماهواره.

روند دیگر توسعه پوشش های دوگانه است که کنترل حرارتی را با حفاظت از تخلیه الکترواستاتیک یا سپر الکترومغناطیسی ترکیب می کند. چنین پوشش های چند منظوره می توانند جایگزین لایه های جداگانه، صرفه جویی در توده و ساده سازی مونتاژ شوند.

نتیجه گیری

پوشش های کنترل حرارتی از رنگ سفید ساده و فویل های فلزی به سطوح پیچیده مهندسی شده تکامل یافته اند. آخرین نوآوری ها - معماری های ساختار یافته، مکانیسم های خود شفا، انتشار تنبل و اتصال دهنده های پرتو سخت - فراهم می کند دوام مورد نیاز برای ماموریت های فضایی نسل بعدی، اپراتورهای ماهواره ای که این پوشش های پیشرفته را اتخاذ می کنند، از عمر عملیاتی طولانی تر بهره مند می شوند، بهبود می یابند و توسعه می یابند، و توسعه می یابند، و انعطاف پذیری بیشتر از انعطاف پذیری ماهواره ای پایدار، ادامه می یابد، و ادامه می یابد، به عنوان یک نقش هوشمند و ادامه می یابد.