הסביבה התרמית העוינת של החלל, המורכבה מהעדר כמעט אל-פנים של כוחות כבידה, מציגה את אחד האתגרים ההנדסיים המשמעותיים ביותר עבור עיצוב חלליות. במיקרו-גרביטה, הכללים הפיזיים המוכרים השולטים בהעברת חום על פני כדור הארץ הם למעשה שינוי יסודי, הדורשים גישות חדשניות לשמור אלקטרוניקה רגישה, מערכות הנעות, ומודולים של צוות בתוך טווחי טמפרטורה בטוחה.

מה זה מיקרוגרפיט?

מיקרוגרפיט הוא המצב שבו כוחות הכבידה כה חלשים, שחפצים חווים חוסר משקל ברור.בניגוד לאמונה הרווחת, זה לא היעדר מוחלט של כוח הכבידה.במקום, זה קורה כאשר חללית היא בנפילה חופשית – נופלים ללא הרף לעבר כדור הארץ, אך נעים קדימה מספיק מהר כדי להחמיץ אותה – תוך כדי הפעלת סביבה שבה האצה כבידה היא קטנה מאוד, בדרך כלל על מנת של אחד מיליוני פני כדור הארץ, מתח תרמי, כמו גם חומרים נוזליים, ואפילו, על פני השטח, מופעלים, באופן דרמטי, על פני השטח, על ידי שינוי זעיר, על ידי לחץ דם יציב, על ידי לחץ דם יציב, כמו גם על פני כדור הארץ.

אתגרים קדמוניים ייחודיים במיקרוגרפי

במערכות המבוססות על כדור הארץ, זיהום טבעי הוא נהג עיקרי של הסרת חום.אוויר מחומם על פני השטח חם מתרחב, הופך פחות צפוף, עולה, שואב אוויר קריר להחליף אותו.זה מחזור מתמשך ביעילות מתפשט ו dissipates אנרגיה תרמית. in microgravity, זה חסר פעילות חשמלית באופן פעיל, כי טמפרטורות מתוחות פחות יעיל.

קרינה דומינינס בחלל

בוואקום של החלל, הקרינה היא האמצעי היחיד לדחות חום לסביבה.משטח חיצוני של חללית, מכוסה לעתים קרובות ציפויים גבוהים או לוחות רדיו ייעודיים, פולטים קרינה אינפרא אדום לתוך הכיור הקר של חלל עמוק (כ-2.7 ק"ג), עם זאת, קרינה חום מגבילה את הטמפרטורות הסולאריות המוחזקות על ידי קרינה גמישה, גם על ידי קרינה גמישה, אשר עשויה למזער את פני השטח של חום הראייה, גם כן, אם הוא יכול למזער את אמצעי קרינה גמישים, כלומר, גם כן, כלומר, חום-ממים, עם כוח רביעי של חום-טווח חום-אווירה, גם כן, עם כוח הטמפרטורה הסולארית, כולל קרינה, כדי למזערי, כדי למזערי, עם כוח של חום-ממים, עם כוח רביעי של חום-אווירה, גם כן, גם כן, עם כוח טמפרטורה רדיואקטיבית, כלומר, קרינה גמישה, כדי למזערי, קרינה גמישה, קרינה גמישה, עם עוצמת הטמפרטורה הסולארית, עם השפעה על ידי קרינה גמישה, עם עוצמת הטמפרטורה הסולארית, כדי למזערית, גם כן, עם עוצמת הטמפרטורה הסולארית, כדי למזער, קרינה גמישה, קרינה גמישה, כדי למזערית, גם כן, 000, 000

ניהול באמצעות מבנים

בעוד שהתנהלות יעילה בתוך חומרים מוצקים, מיקרוגרבי מבטל את השיפור הקולקטיבי כי לעתים קרובות מסייע התנהגות על כדור הארץ. בתוך הגדרה ארצית, צלחת מתכת מחומם עלול לאבד חום חלקית באמצעות הדבקה לאוויר שמסביב. בחלל, ללא זה אוויר, הצלחת שומרת חום יותר עד שהוא מדביק באופן דרמטי או מדביק קשור באופן רדיולוגיגן.

מערכות בקרה ארסיות לחלל

כדי להתגבר על האתגרים של מיקרוגרביטי, החללית מעסיקה שילוב של מערכות בקרה תרמיות פאסיביות ופעילות.מערכות אלה נועדו לשמור על טמפרטורות בתוך גבולות הדרושים לכל שלבי המשימה, החל מהשקה דרך הסביבה הקשה לחלל כדי לשוב או לבצע פעולות פני השטח.

בקרת הרמיזה

שליטה תרמית עוברית מסתמכת על חומרה קבועה ותכונות פיזיות ללא חלקים נעים או צריכת חשמל.זה כולל:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ : ⁇ 1 (MLI) שמיכות עשויות לשנות שכבות של קטון או Mylar עם ציפויים נמוכים לצמצום העברת חום רדיואקטיבית.
  • (ב) ⁇ :0) ציפויים: FLT:1חיקויים, קלטות או טיפולים על פני השטח השולטים בקליטת השמש ובפליטת אינפרא אדום.
  • (FLT:0) חומרי שינוי (PCMs): חומרים כמו שעווה פרפין סופג חום במהלך ההיתוך ושחרורו במהלך הקפאה, מתן התכה תרמית ללא שליטה פעילה.
  • (ב) ⁇ :0) נתיבים מקודמים: 1FLT:1 חומרים בעלי ערך גבוה כדי להפיץ חום ממקורות לשקוע.

מערכות פאסיביות הן פשוטות ואמינה, אך מציעות גמישות מוגבלת.הן יעילות ביותר למשימות עם תנאים תרמיים יציבים של מדינתם או היכן שלא ניתן להשתמש במערכות פעילות עקב כוח, מסה או מגבלות אמינות.

בקרה פעילה

מערכות בקרה תרמיות פעילות להשתמש רכיבים מופעלים כגון משאבות, שסתום, ומחממים כדי להסדיר את העברת החום.מערכות אלה חיוניות לניהול עומסי חום משתנים משתנים ושמירה על בקרת טמפרטורה הדוקה.

  • (FLT:0) שללאות נוזליות: אנדרל 1 (למשל, מים, אמוניה, או נוזל dielectric) מוכנס דרך צלחות קרות כדי לאסוף חום ממרכיבים, ולאחר מכן מועבר לרדיור שבו החום נדחה.
  • (FLT:0 Two-phase נוזל לולאות:FreaLT:1) אלה משתמשים evaporating ו condensing קירורants להעביר חום ביעילות רבה יותר באמצעות חום מאוחרת.דוגמאות כוללות צינורות חום לולאות מפוספסת capillary-pumped, אשר משתמשות כוחות capillary כדי להעביר נוזל ללא משאבות מכניות - בזבזני במיקרו-כבידה כדי למנוע בעיות של קבייט.
  • (ב) ,0) תנורי חום חשמליים: FLT:1hil שימש כדי למנוע רכיבים קריטיים מהצטננות מדי, במיוחד במהלך ליקויים או מצבי ירידה בכוח.
  • (FLT:0) הקרירים הירומאלקטריים (מכשירים פיראטיים): משאבות חום של 1:1 סולידריות-מדינה שיכולה להעביר באופן פעיל חום מהצד הקר לצד חם, שימושיות ל קירור מקומי.

מערכות Active מספקות שליטה מדויקת אך דורשות כוח, להוסיף מסה, ולהציג מצבי כישלונות.תחנת החלל הבינלאומית (ISS), לדוגמה, משתמשת בלולאה מורכבת של קירור דו-פפוס, המפיצה דרך רדיורים חיצוניים כדי להתמודד עם החום העצום שנוצר על ידי המערכות והצוות שלה.

טכנולוגיות חדשניות עבור Microgravity ניהול

עשרות שנים של ניסיון בחלל עודדו את הפיתוח של טכנולוגיות מיוחדות המותאמות למיקרו-גרביטציה.החידושים האלה מתייחסים להתנהגות הייחודית של נוזלים וחום בחוסר משקל והם מעודן ללא הרף למשימות ארוכות יותר, תובעניות יותר.

צנרת חום (LHPs)

צינורות חום פסיביים שני-phase חום ההעברה כי מסתמכים על פעולה capillary ב ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ כדי להפיץ נוזל עבודה. הם יעילים מאוד ויכולים להעביר חום על מרחקים של כמה מטרים עם ירידה מינימלית טמפרטורה. ב microgravity, LHP הם בעלי ערך במיוחד כי הם לא דורשים כוח הכבידה לחזור מחסנים רחב יותר של LNAFUSLS, הם כוללים טלוויזיות מודרניות.

רדיטורים מתקדמים

הטכנולוגיה של רדיטור התפתחה מפאנלים קבועים פשוטים כדי לפרוס את הגמישות המשתנה, ואפילו עיצובים נוזליים-המוחקים. רדינרים עמידים מתפרשים לאחר ההשקה כדי לספק שטח משטח גדול יותר לדחיית חום ללא נפח מלוטש גדל. Variable-emittance להשתמש בחומרים כמו ציפויים אלקטרו-כרומוזומיים או דחייה מכנית כדי להתאים את הסירוב החום בהתאם לטמפרטורה מתקדמת.

שינוי חומרים (PCMs)

(PCMs מציעים שיטה פסיבית לספוג כמויות גדולות של חום במהלך מעבר שלב ללא עלייה משמעותית טמפרטורה.במיקרוגרביטציה, האתגר הוא להבטיח התכה אחידה ועוצמה ללא התיישבות מונעת כוח הכבידה.חוקרים פיתחו מחשבי PCMs ו קצף גרפיט קצף ממטרים כדי לשפר סוללות תרמיות למנוע היווצרות מחשבי PCMs משמשים במערכות אחסון אנרגיה תרמיות כדי לטבול חום, כגון מגבלות מהירות גבוהה של מאדים, כגון: RNF, לדוגמה, לדוגמה, כדי להגן על פני שטח מתקדם של מחזורי שטח, כגון מחזורי שטח של מחזורי שטח: RUSF.

יישומים אמיתיים ומקריות

תחנת החלל הבינלאומית (ISS)

מערכת הבקרה התרמית הגדולה והמורכבת ביותר שנבנתה אי פעם.מערכת הבקרה התרמית החיצונית שלה משתמשת בלולאה אמוניה דו-פפזית שמופץ באמצעות לוחות רדיו מסיביים הרכובים על מבנה הטריות. Ammonia נבחרה לנכסים התרמיים שלה, אך היא רעילה ודורשת טיפול זהיר במיקרו-ASS, המערכת חייבת לפעול באופן אמין במיקרו-גרביטלציה, אשר מושגת באמצעות מטענים עם טנקים תרמיים, עם לחץ דם תקין, וספקטאלי, וכן על ידי מערכת חימום, על פני 100 תחנות לחץ חיצוני של מערכת חימום ומערכת חימום, ומערכת חימום, וספקטית, וכן על פני מערכת העצבים של IFSS.

Mars Rovers (Spirit, Opportunity, Curiosity, Perseverance)

מאדים מול סביבה תרמית קשה: טמפרטורות היום יכולות להגיע 20 מעלות צלזיוס אבל לילות צנחו ל -80 מעלות צלזיוס, עם וריאציות עונתיות משמעותיות. מיקרוגרפי אינו נוכח על מאדים, אבל את ההרוברים חייבים לשרוד את שלב השייט במיקרוגרגורית לפני הנחיתה. במהלך השייט, ה- ליברטרנסרים המאובטחים מסתמכים על שליטה פסיבית עם יחידות חום MLI, רדיואיזוטופריות חום (RHU), חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום חום טמפרטורות חום טמפרטורות חום קומפקטיות, ודחייה, ורידומי, לאחר שימוש יעיל מאוד (RRMRMRMRMRMRMI) הוא בעיקר על פני מערכת גמישים, לאחר אימון, לאחר אימון מכני).

כיוונים עתידיים ב-Spacecraft Thermal Regulation

בעוד משימות חלל מתרחבות מהשמש – אל הירח, מאדים ומעבר לו – יש להתאים את השליטה הרמיונית לתנודות טמפרטורה קיצוניות, לשטף סולארי נמוך יותר ולמשךי משימה ארוכים יותר.בתי גידול וחלליות עתידיים יהיו ככל הנראה תלויים במערכות תרמיות יעילות יותר ורטוריות יותר.

  • (ב) ⁇ :0) צ'ארטינג מחזור קריר יותר של מחזור 1 (FLT:1) עבור זעקה יעילה של חיישנים וכלי מדע.
  • (ב) ,0) צינורות חום עמידים (Variable Conducting צינורות חום) 1 (FIRLT:1) אשר באופן פסיבי להתאים את קצב העברת חום עם טמפרטורה.
  • (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) ניהול תרמי משולב עם מערכות חשמלFLT:1ir באמצעות המרה חום-לחשמליות או אחסון אנרגיה תרמי לטפל באנרגיה סולארית לסירוגין.

ייצור תוספתי גם מאפשר ג'ממטות מורכבות עבור חילופי חום ולוחמות קרות שמשפרות את העברת החום במיקרו-גרביטציה. אלגוריתמי למידת מכונה מפותחים כדי לייעל את כיוון הקרינה ואת בקרת לולאה נוזלית בזמן אמת.

מסקנה

מיקרוגרפי משנה ביסודו את הרגולציה התרמית על ידי חיסול של זיהום טבעי ואילץ את ההסתמכות על התנהגות וקרינה. מהנדסי חלל חם הגיבו עם ערכת כלים חזקה: בידוד פסיבי וציפויים, לולאות נוזלים פעילים, וחדשניים שני מכשירים כמו צינורות חום לולאה.הניתוח המוצלח של ISS, מאדים, מורדים ואינספור מובנים כי אתגרים אלה הם בלתי אפשריים באמצעות בדיקות חלליות מתקדמות, אשר ימשיכו לפעול באופן קבוע, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו פיתוח חומרים מתקדמים יותר של מערכות בקרה מתקדמת יותר ויותר בטוח יותר, ומערכת מתקדמת, ומערכת מתקדמת, ומערכת מתקדמת יותר ויותר בטוח יותר ויותר בטוח יותר, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, חסופתים, חסופתים, חסוחותמתים, חסופתים, כוח אדם, ולוויינים, כדי להבטיח את תהליכי בקרה מתקדמת, כדי להבטיח את תהליכי בקרה מתקדמת, כדי להבטיח את תהליכי בקרה מתקדמת יותר ויותר בטוח יותר ויותר בטוח יותר, ולוויינים מתקדמים, כדי להבטיח את תהליכי בקרה מתקדמת יותר ויותר בטוח יותר, ומערכת מתקדמת, כדי להבטיח את מערכות הגנה מתקדמת יותר ויותר בטוח יותר ויותר בטוח יותר ויותר בטוח יותר ויותר בטוח יותר ויותר בטוח יותר ויותר בטוח יותר ויותר