שם מקור: Jovian magnetosphere

המגנטיות של צדק היא המבנה המגנטי הגדול והעוצמתי ביותר במערכת השמש, המשתרע על פני עד 7 מיליון קילומטרים לעבר השמש ועשרות מיליוני קילומטרים בכיוון האנטי-סולאר.בועות מגנטיות ענקיות אלה מפלישות פלסמה צפופה של חלקיקים טעונים, יצירת חגורות קרינה שמגדילות את חגורת ואן אלן של כדור הארץ על ידי פקודות של גודל הן באנרגיה והן בעוצמה.

מערכת Jovian מציגה סביבה תרמית ייחודית שבו חללית חייבת לסבול לא רק את הקור העז של חלל עמוק, אלא גם חימום פתאומי מקרינה נספגת, פלוקס סולרית משתנה במרחק של עד 5.2 AU מהשמש, ואת האינטררציה התרמית של מסלולים שנעים מאור השמש לתוך צל עמוק.ללא אסטרטגיות בקרה תרמיות חזקות, אלקטרוניקה, ניתוק, סוללות נכשלות, חומרים מבניים לאבד שלמות.

סביבת הקרינה והשפעתו הארומית

המגנטיות של צדק נשלטת על ידי הסיבוב המהיר של כדור הארץ (יום של רק מתחת ל-10 שעות) והשדה המגנטי הפנימי החזק שלה, אשר נוטה יחסית לציר הסיבוב.ההיערכות זו יוצרת שדה מגנטי דינמי, אסימטרי שמזרז חלקיקים טעונים - בעיקר אלקטרונים ומושגים - למהירויות יחסיות.

ההשלכות התרמיות של קרינה זו הן עמוקות.אלקטרון באנרגיה גבוהה ומשימות פרוטונים להפקיד אנרגיה ישירות לתוך משטחי חלל ורכיבים פנימיים באמצעות ionization ונזקי עקירה. זה FLT:0radiation חימום התחממות נספג 1 יכול לייצר עלייה טמפרטורה מקומית של עשרות מעלות צלזיוס באזורים מוגנים על פני האדמה.

אתגרים מרכזיים עבור Jovian Spacecraft

טמפרטורה קיצונית ושינויים נרחבים

במסלולו של יופיטר, פלוקס סולרית היא רק כ-3.7% מהערך על פני כדור הארץ – 50 W/m2 בהשוואה ל-1361 W/m2. כלומר בצל, חלליות קרירות לטמפרטורות חלל עמוק מתחת ל-200 מעלות צלזיוס, בעוד שבאור השמש הניקוד העוצמתי של השטף החלש יכול לחמם משטחים ליותר מ-100 מעלות צלזיוס אם לא מנוהל כראוי על המעבר המהיר בין אור השמש ל- 4 שעות ביממה, כך שגורם ל- 10 ג'קינטים' 0') ל- 10 עד ל- 10.

חומר קרינת חלקיקים

נזק קרינה אינו רק בעיה תרמית אלא גם חומר אחד. גבוה אנרגיה פרוטונים ואלקטרונים ליצור פגמים במוליכים למחצה, להגדיל את זרמי הדלפה באלקטרוניקה, לשבור שרשראות פולימרים בשמיכות תרמיות ובידוד חוט.על משימה רב שנתית, מינונים קרינה יכולים לעלות על 100ad (סילייקון), הרבה מעל טיפוסי 10-50 קליברלנס של חלליות תרמיות כמו חומרי בקרה צהובים פחות.

מערכות אנרגיה ל Active Thermal Systems

חלל פועל רחוק מהשמש להסתמך על גנרטורים תרמואלקטריים רדיואיזוטופים (RTGs) או מערך סולארי גדול.חללית Juno משתמשת בשלושה 8.9 מטר ארוך טווח המספקים כ -400 וואט ב- יופיטר צדק. תקציב חשמל מוגבל זה אומר שמערכות בקרה תרמיות פעילות - חימום, משאבות, וגוון - אסור להשתמש בספאם ויעילות כל וואט לשימוש עבור מערכות הפעלה או קירור, ולכן לא צריך למזעריות, ולכן יש עדיין תכונות יעילות.

אסטרטגיות בקרת ארסיות

טכניקות פאסיביות מהוות את עמוד השדרה של ניהול תרמי עבור משימות Jovian.הם לא דורשים חלקים נעים וכוח מינימלי, להסתמך במקום על תכונות חומריות, גיאומטריה, ואת הפיזיקה הבסיסית של העברת חום.

Multi-Layer Insulation (MLI) Blankets

שמיכות מורכבות מעשרות שכבות של סרטים רפלקטיביים דקים (בדרך כלל קטון או Mylar) מופרדים על ידי מברשות חלליות בעלות נמוכה, הן להפחית הן את החלפת חום רדיואקטיבית והן התנהגותית בין החללית לבין הסביבה. במערכת Jovian, MLIload משמש גם קו הגנה ראשון מפני קרינה: האלומיניום יכול לספוג וחלק רפלק של חלקיקים חשמליים מואשמים, אשר שימשו גם לכדי שיפור של קרינה מגוטית.

Thermal Radiators

רדיאטורים הם משטחים המונדסים כדי פולטים חום ביעילות לתוך הקר של החלל (בדרך כלל עם הרשאות גבוהה ב- 8-14 μm אינפרא אדום) תוך קליטור אנרגיה סולארית קטנה ככל האפשר (אטמיות נמוכה באורורה מפות גלויה וקרובה) עבור משימות ג'ואניות דקות, רדיורים ניצבים בפני אתגר ייחודי: שפעת השמש היא נמוכה, אך משתקפת אור משכבה -2, עם טמפרטורות מהירות של אור אדום, כגון:

חומרים לשינוי בשלב (PCMs)

PCMs סופג חום כפי שהם מתמיסים (חום לא עקבי של היתוך) ושחרר אותו כפי שהם מבססים, ובכך מתפתלים תנודות טמפרטורה. חומרים כגון שעווה פרפין, חומצות שומן, או לחות מלח מוטבעים בפאנלים או pouches. עבור משימות Jovian השמש, PCMs הם שימושיים במיוחד לניהול זמני חום לטווח קצר במהלך ליקויים או גבוה של עומסים, לדוגמה, עבור סוללות חום של 200 ק"מ, כדי להשתמש בטמפרטורות קבוע של חום, כדי לספק את זהה, כדי להפעיל את זהה, 000 שעות עבודה עם טמפרטורה גבוהה של חום, כדי להפעיל את זהה, קריפטים של חום, כדי לספק את זהה, כדי להבטיח את זהה, 000 שעות עבודה.

קולטנים סולאריים אופטיים ו-Thermal Coatings

ציפויים מיוחדים שולטים היחס של אבסרטוט סולארי (α) לפלט אינפרא אדום (ε) יחס α / ε (below 0.3) מצמצם את רווח החום הסולארי תוך כדי למקסם קירור קורנטיבי.לבן צבעים, כגון תחמוצת אבץ בפחמין טיטואט (Z-93), נעשה שימוש על פני חללית רבים למטרה זו.

אסטרטגיות Active Thermal control

כאשר שיטות פסיביות לבד לא יכולות לשמור על טמפרטורות בטווחי הפעלה הנדרשים (בדרך כלל -20 מעלות צלזיוס ל +50 מעלות צלזיוס עבור אלקטרוניקה, אבל צר כמו ± 2C עבור כמה מכשירים מדעיים), מערכות פעילות צעד.אלה דורשים חשמל ולעתים קרובות כרוכים חלקי תנועה, אבל הם מספקים רגולציה טמפרטורה מדויקת.

אלקטריק

[מבטיחים רציונאליים] - אלמנטים חוטיים או מפרי קרמיקה הקשורים לרכיבים - הם מחזורי חימום פעילים פשוטים ביותר.הם משמשים כדי לשמור סוללות, דחף, מכשירים אופטיים מעל טמפרטורות התפעול המינימליות שלהם במהלך מסלולים קרים. על ג'ונו, למשל, המנוע הראשי ושמונה דחףים קטנים יותר מצוידים עם תנורי חום מבוקרים תרמוסטטיים אשר מפעילים כאשר ירידה מתחת לגיל 10 מעלות צלזיוס משמשים גם לתמונות איטיות כגון: 0.

משאבות חום

משאבות חום להעביר חום ממקור קר לשקוע חם באמצעות עבודה מכנית, ביעילות העברת אנרגיה תרמית נגד ⁇ טבעי ⁇ .ביישומים בחלל, הם בדרך כלל מערכות דיכוי אדפור או קירור תרמואלקטרי.עבור משימות Jovian, שבו הסביבה יכולה להיות גם חם מאוד (בשל קרינה) וקור מאוד, משאבות חום מציעות דרך לחלץ חום מאלקטרוניקה ודחפו לרדיונרים כי הם יכולים להיות מאוד גמישים יותר מאשר מערכת חום (R) אבל זה יכול להיות יעיל יותר מאשר מערכת חימום של חום (RVertator) אבל זה יכול להיות יעיל יותר מאשר מערכת חימום).

שטף Fluid

(מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מִלְסְלוּ) מפיץ לולאות נוזליות (MPFLs) מופצות) מקררות – כגון אמוניה, פריון, או תערובת מים-מלמול - באמצעות חילופי חום לאסוף אנרגיה תרמית ממרכיבים חמים ולספק לרדיוורים או לשרירים חמים (או ל-Fope) כדי למזג אוויר חום (Lows) כדי ל-Lows) להשתמש ב-Lows) כדי ל-Lows-Lows-Lows-Lows-Lows-Lows-Lows) כדי ל-Lows-Lows-Lows-Lows-Lows-Lows (Lows) כדי ל-Lows) כדי ל-Lows) כדי ל-Fairusabsp; לדוגמה חום-Fairervfope.

משטחים שונים ו-Lovers

אלה הם מכשירים חצי-אקטיביים שמתאימים את המולד התרמית או אזור קורנטור הנחשף מבלי לדרוש כוח מתמשך.לורס הם מסגרים מכניים שנפתחים לחשוף משטח קרינה גבוהה כאשר קירור הוא צורך קרוב לבודד כאשר שימור חום הוא הרצוי.חלת החלל קאסיני משתנה ללא משימת אינפרא אדום - למרות שלא ניתן לשחזר את האמינות של משימות כה גבוהות מעל 13 שנים של פעילות גופנית גמישה.

מחקרים: שיעורים ממשימות Jovian

גלילאו (1989–2003)

מסלול גלילאו היה החללית הראשונה למסלול יופיטר, והוא תיעד את המציאות הקשה של אתגרים תרמיים וקרינה של Jovian. העיצוב שלה התבסס רבות על שליטה תרמית פסיבית: שמיכות, ציפויים, ומערכת רדיו פסיבית של גלילאו גבוהה של אנטנה גבוהה של גלילאו נכשלה בסופו של דבר לפרוס, מה שחייב מהנדסים לפעול עם אנטנה דלת-גאין - תרחיש שהיה קשה יותר על ידי מגבלות תרמיות של החללית היותמיים עבור אלקטרוניקה גבוהה של שמונה שנים של קרינת אלומיניום.

ג'ונו (2011-הווה)

החללית Juno של נאס"א מונעת בכוונה את הקרינה האינטנסיבית ביותר באמצעות מסלול הקוטבי אלפטי ביותר כי סקימים על הקוטבים של צדק, עם זאת, השליטה התרמית של ג'ונו היא יצירת מופת של הנדסה.האלקטרוניקה הטיטאנומי של החללית הוכיחו כי הם מוגנים הן מקרינה והן קיצוניות תרמיים.

אירופה קליפר (התחילה מתוכננת 2024)

המשימה הזו תבצע מספר רב של זבובים של אירופה תוך שהייה בתוך חגורה הקרינה Jovian.מערכת הבקרה התרמית שלה תשלב את כל השיעורים של גלילאו וג'ונו: קמרון מוקשה קרינה, MLI, PCMs, ומשאבת חום משתנה-משתנה-הכיופית.המשימה גם מתכננת להשתמש במערכת בקרת חום:0louvers SystemFLT:1 עבור המכשירים שלה, המאפשרת להם להישאר בתוך טווח חום חם עבור כדור הארץ הוא פועל עבור מערכת בקרת חלליות.

חידושים בחומרים ומקפלים

מחקר מתמשך מתמקד בפיתוח חומרים שיכולים לעמוד בקרינת Jovian במשך עשרות שנים מבלי לגרוע מהתכונות התרמיות שלהם:0 (Nano ⁇ Anodic אלומיניום oxideFLT:1), להראות הבטחה כמו משקף אופטי יציב (FLT:2Flymers) על בסיס חומרים פולימיסטים-FLT 3 (כמו קפטון) מתחזקים עם ציפוי פחמן או גרפן עמוק כדי למנוע חומצות חום (D) כדי לשפר את איכות גבוהה יותר של חומרים אלה.

כיוונים עתידיים בשליטה

(כסוכנויות חלל מתכננים משימות שאפתניות יותר למערכת ג'ואנית – כולל משימת הדגל האפשרית לחקור את פנים הענק הגז ואת מסלול ייעודי עבור גנדימד - שליטה שנייה חייבת להתפתח.FLT:0adaptive מערכות תרמיות (FLT:1), אשר משתמשות בחיישנים ובמכונות כדי לחזות עומסי חום תרמיים ולתאם את אזור החימום או הרדיואקטיבי בזמן אמת, הם נלמדים:2F: מוליכים לחום:

מסקנה

השליטה הירומית אינה השתקפות של חלליות הפועלות במגנטיות Jovian – זוהי משמעת קריטית למשימה שקובעת האם חללית פורחת או נכשלה.הקרינה הקיצונית, תנודות טמפרטורה רחבות, ותקציבי חשמל קפדניים של משימות Jovian דורשים איזון זהיר של אסטרטגיות פאסיביות ופעילות.