ההשפעה של משטח Spacecraft על יעילות בקרת הרמימה

Spacecraft פועל באחת מהסביבות הקיצוניות ביותר הידועות להנדסה: הריק של החלל כאן, כלי רכב עומדים בפני שילוב של תנודות טמפרטורה מ -270 מעלות צלזיוס בצל מעל +120 מעלות צלזיוס באור השמש הישיר, ההפצצות ללא רחמים על ידי אולטרה סגולט (UV) קרינה וחמצן אטומי, ואת האיום הקבוע של השפעות מיקרומטראואידים.

מדוע חללי חלל חשובים לשליטה

השליטה הארסית בחלל מסתמכת על עקרונות העברת חום רדיואקטיבית.ללא אווירה כדי לבצע או לגוון חום משם, החללית חייבת לנתק חום פנימי לתוך החלל הקר ולנהל את השטף הסולארי העז שהם קולטים. Surfaces לשחק תפקיד בכיכובם: התכונות האופטיות שלהם ו-mash; Absorptance ( α פולטים) ו-epsilon), משקפים הרבה אנרגיה; ולהפחית את הציפויבית חום; כמה נמוך; הוא נמוך יותר; הוא ממין; הוא הרבה יותר ממין; הוא בעל משקל חום; הוא נמוך; הוא הרבה יותר מכחול; הוא הרבה יותר נמוך; הוא הרבה יותר מכחול; הוא הרבה יותר מקרינה; הוא מכחול; הוא הרבה יותר מכחול; הוא מקרינה; הוא הרבה יותר נמוך; הוא הרבה יותר נמוך יותר מכחול; ומצום; כמה הוא הרבה יותר נמוך; הוא מכחול; הוא הרבה יותר; הוא מכחול; הוא הרבה יותר נמוך; הוא מכחול; הוא מכחול; הוא מכחול; הוא מכחול; הוא מכחול; הוא מכחול; הוא מכחול; הוא הרבה יותר נמוך יותר נמוך יותר נמוך יותר נמוך יותר נמוך יותר נמוך יותר מקרינה; הוא מקרינה; הוא מקרינה; הוא מקרינה; הוא מכחול;

כאשר חללית ’ פני השטח גיל, ואת הפזמון; / ε יחסי משמרות.עם הזמן, קרינה UV וחמצן אטומי כהה צבע לבן, הגדלת ההימנעות וגורם לחללית לרוץ חם יותר. - באופן סימולטי, שחיקה וזיהום יכול להפחית את הנפיחות הפנימית, מלכודות חום פנימי.

מפתח מכניזם של Surface Aging

משטחי Spacecraft מתפוגגים באמצעות מספר מנגנונים נפרדים, כל אחד מהם פועל בגבהים שונים, משטרים מקיפים, וזמני זמן. מהנדסים חייבים לקחת בחשבון את ההשפעות הסינרגסטיות שבהן גורמים מזדמנים מרובים משלבים כדי להאיץ את ההשפלה.

אולטרה סגול (UV) קרינה

תמונות UV, במיוחד בטווח 200 –400 nm, לשאת מספיק אנרגיה כדי לשבור אג"ח כימי פולימרים, צבעים, ציפויים. פיזור פוטוכימי זה גורם צהוב, brittlement, ואובדן של ביצועים אופטיים.לבן צבע בקרה תרמיים, כגון אלה המבוססים על תחמוצת אבץ בסיליקון סיליקון, כהה כמו יוצר מרכזי צבע UV ו-PTL של 5 שנים לאחור של צבע חום (אוקס) קרוב ל- 5 שנים לאחר מכן, 000 אדום (אוקס) 000 שנים לאחר מכן, 000 אדום) 000 של אור אדום אורך של אור אדום (אונדק אדום) 000 000 000 000 000 000 שנים מאוחר יותר מכחול של אורך של אורך של אורך של אורך של אורך של אורך של 4 שנים מאוחר יותר של אורך של אור אדום (אונדק אדום) 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

נזקי UV ממציינים כוללים בחירה של כוויות יציבות יותר (silicones או פולימיסטים עם ייצוב UV), באמצעות פיגמנטים קרמיקה (למשל, תחמוצת אבץ גבוהה או טיטניום דו חמצני), וליישם את ה-UV-blocking העליוןcoats.עדיין, אין ציפוי הוא חסין; כל הדרגה לאורך זמן.

חמצן אטומי (AO)

ב- LEO, חמצן אטומי (AO) הוא המין האקספרסיבי הדומיננטי שנוצר כאשר UV מתפרק חמצן מולקולרי באווירה העליונה, AO הוא מאוד תגובתי והתנגשות עם משטחי חלל במהירויות של אורביטליות (וונדש;8 ק"מ) גורם לשחיקה כימית וקטנות פיזית. AO מחלחל הרבה פולימרים, במיוחד פולימרים (Kapton) ו-Folton) יכולים לשקף כמה שכבות דלקתיות נוספות של קימפינגטון.

ציפויים מוגנים בדרך כלל מעסיקים מתכות או תחמוצות מתכת (למשל, אלומיניום, סיליקון דו חמצני, תת-חמצני tin tin tin oxide) עמידים AO. עם זאת, פגמים ציפוי, פיטורים, או שריטות הופכות נקודות כניסה עבור AO התקפה. תחנת החלל הבינלאומית (ISS) משתמשת אלומיניום מדבקת וקאטון לעמוד ב AO.For משימות, FLT:0 מספק הנחיות נרחבות על חומרים AO-APT) חומרים AO-1, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ESA מספק הנחיות נרחבות על חומרים AO, 000 , 000) חומרים , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מיקרומטרורואיד ו- Orbital Debris Impacts

אפילו חלקיקים זעירים המטיילים ב- Hypervelocity (several ק"מ) יכולים לגרום נזק משמעותי.מיקרומטאורואידים והריסות של נאס"א ליצור מכתשים, אזורי ספיעה, וסדקים על פני השטח התרמיים.אפקט אחד יכול לרוקן פאנל רדיור, לחשוף מגבלות על פני השטח הקריטיים, או לנפץ ציפוי מחץ.

אופניים חמים

כל מסלול חללית עובר מהצטננות קיצונית (קאוליזה) לחום אינטנסיבי (שמש) ובחזרה. זה רכיבה תרמית, לעתים קרובות אלפי מחזורים בשנה, גורם מתח מכני.הבדלים במקדם של התרחבות תרמית בין ציפויים ו substrates לגרום מיקרו-קרקלינג, דלמנטון, וקליפות חומרים בסיסיים ל-UV ו-AO, מאיץ את ההזדקנות המאוחרת של ה- CPTGILOS, גם כן, החל מ-DIOS CLIGILOS, תוך שימוש ב-DILOCREDICOLGILDLGIUMTES.

אפשרויות ל- Surface Aging on thermal control

כאשר פני השטח גיל, החללית &rquo; משוואה איזון תרמי משתנה.התמרוע מוגברת מעלה את הטמפרטורה; ירידה פולטת ירידה מפחיתה את דחיית החום.אפקט המשולב יכול להיות הרסני אם לא נלקח בחשבון בשוליים עיצוב.

חימום יתר של אלקטרוניקה קריטית

רוב האלקטרוניקה הלווין לפעול בצורה אופטימלית בין -10°C ו- +50 °C. כמו משטחים שליטה תרמיים מעוותים, טמפרטורות פנימיות עולות. Batteries סובלים מאובדן יכולת מואצת, מעבדים עשויים להישבר או להיכשל, ומני חשמל נסחפו מתוך ספקטרום.סוכנות החלל האירופית דיווחה כי על כמה לווייני Meteosat, הידרדרות תרמית של המתכנן גרם לטמפרטורה של מספר מעלות הדורשות, הדורשות מערכי ביצועים תפעוליים, הדורשות, כדי לשמור על פני כמה טמפרטורות תפעוליות.

התפלגות טמפרטורה בלתי אחידה (Thermal Gradients)

משטחים בגיל לעתים רחוקות מדגימים באופן אחיד.חלקים של רדיור שנגזר על ידי פאנל סולארי עשויים להיות שונים מאזורים חשופים. זיהום מצנרת דחף או מחוץ לגזינג יכול ליצור כתמים של אבסורד גבוה.ריאציות מקומיות אלה לגרום ⁇ תרמי, אשר מעוררים מתחים מכניים ויכולים לעוות תשלומים רגישים כגון אנטנה גבוהה או חיישנים אופטיים של שפעת 5 גרם מדרגות;

אובדן שליטה פסיבית

חלליות רבות מסתמכות על שליטה תרמית פסיבית לחלוטין: רדיורים קבועים, MLI, וציפויים תרמיים.As Surfaces Age, שולי שולי מתכווץ.כאשר השפלה עולה על קצבת עיצוב, החללית עשויה להשתמש במגורים לעתים קרובות יותר, מרוקן כוח סוללה מוגבל, או לשנות את הגישה לצל משטחים חמים. במקרים קיצוניים, המשימה חייבת להסתיים. 10 Mariner 10 המשימה של ונוס מרקורי עלייה בלתי צפויה עקב ההידרדרות של לוחות סולאריים וציפויים שלה, לוחות תפעוליים שלה, וציפויים, וציפוי, לוחות תפעוליים שלה, וציפויים, לוחות תפעוליים שלה, לוחות תפעוליים, וציפויים, לוחות זמנים קיצוניים, יש לסיים.

אסטרטגיות מייגציה ופתרונות מתקדמים

מהנדסים פיתחו ערכת כלים למאבק בהזדקנות על פני השטח, החל מבחירה חומרית זהירה לפקח פעיל ושליטה הסתגלותית.

חומרים עמידים לקרינה וכיסוי

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מגן מגן ושכבות רדונדנטיות

משטחים תרמיים קריטיים כגון רדיורים מרכזיים יכולים להיות מוגנים על ידי louvers, מגן השמש, או שמיכה תרמית פורריסה כי רק פתוח כאשר נדרשת דחיית חום. Redundant MLI שכבות לספק גיבוי אם שכבות חיצוניות erode. חלק חללית משלב לוחות אלומיניום anodized כי הם עמידים יותר מאשר משטחים צבועים. לדוגמה, טלסקופ החלל ג'יימס Webb משתמש בשכבה רב-שיונית שבה כל אחד הוא קאמפטון ונואידים, 000, מתוכנן כדי לעמוד על ידי מיקרוסקופים של אלומיניום, 000.

מעקב ומודל הפחתת

(לדוגמא: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מערכות בקרה נורמטיביות עם אופטיקה הסתגלות

(ב) למשימות שבהן אי אפשר לסבול את ההשפלה הפסיבית, מערכות בקרה תרמיות פעילות מספקות גיבוי לייטים הנשלטים על ידי תרמוסטטים יכולים לפצות על ההימנעות מוגברת, אך הן שואבות כוח.חלק מהחללות של חלליות (FLT:0ivariable-emittance) עולה באופן פעיל על מנת להפחית את התכונות התרמיות שלהם בתגובה לטמפרטורה ושפל; כמו חומרים חכמים שנעים בין גבוה לפולת דלקות נמוכה (DF2F) ל-D2FST:

מחקרים: למידה ממשימות אמיתיות

Long Duration Exposure Facility (LDEF)

ב-1984, ב-LDEF, נשא 86 מגשי ניסויים חשיפת מגוון רחב של חומרים לסביבה של LEO. הנתונים שלה על החשיכה של ה-UV, שחיקה AO, ומיקרומטראואידית משפיעה על ה-micrometeoroid עדיין ה- Index forהזדקנות מודלים.מצאות הראו כי ציפויי בקרה תרמיים איבדו עד 40% מהמשקל הראשוני שלהם בשש שנים.

טלסקופ החלל האבל

מערכת הבקרה התרמית של האבל כללה את מאפרי שמיכה וחוקרים צבועים.במשך יותר מ-30 שנה של משימות שחרור, אסטרונאוטים החליפו את מקטעי MLI והתקנו ציפויים תרמיים חדשים.המשימה 4 בשנת 2009 החליפה את ה-FLT:0Soft לתפוס את MechancioFLT:1 ולהוסיף חדש MLI. Post-vicing, ביצועים תרמיים משופרים המסומנים זה הערך של התחזוקה אנושית לטווח ארוך, עבור משימות לא זמין.

Mars Rovers (Opportunity, Curiosity)

(הידועים במאדים) עומדים בפני אבק, COIRFLT:0.20303303FLT) אטמוספירה של 1:1 בתוספת UV ורכיבה תרמית.לוחים הסולאריים שלהם ורדיוורים מחלחלים בשל פיזור אבק ונזקי UV.

כיוונים עתידיים: חומרים הבאים-Generation מודלים חיזוי

בעוד משימות מתרחקות מכדור הארץ ומרדש; לירח, מאדים ומעבר ל- & mdash; האתגר של גידול פני השטח של אבק הירח הוא מאוד חיסרון והוא יכול להפיג ציפויים.הטמפרטורה עבה של COFLT:0203FLT:1 של ונוס הוא קורוזיטיבי.

self-Healing and Regenerative Coatings

(הופנה מהדף ביולוגיה, חוקרים מפתחים ציפויים לתיקון מיקרו-קליפים או לשחזר תכונות אופטיות.FLT:0Self-healing פולימריםFLT:1 המכיל microcapsules של סוכנים של UV- Absorbing יכול להיות שוחרר כאשר סדקים.FLT:2Switchable RF ציפויים מוקרן גבוה לאחר חשיפה UV-FINEST.

Machine Learning for Aging Prediction

במקום להשתמש בשוליים השמרניים, מהנדסים יכולים להשתמש בלמידה של מכונה כדי לחזות הזדקנות מדויקת יותר.על ידי הכשרת רשתות עצביות על נתונים מ-LDEF, ISS ובדיקות מעבדה, הם יכולים לצפות שינויים בהימנעות חומרים ספציפיים בתנאים מקיפים.זה מאפשר שולי עיצוב הדוקים יותר, חיסכון במסה ועלויות.FLT:0Recent מחקר על שימוש ב-Gusian Process Regression for Steelation modeling Model Reductionsive Model Reduction.

תיקון תוך-אורביט ושיקום

משימות שחרור רובוטיות, כגון נאס"א:0 (OSAM-1FIRLT:1) (על-אוביט שירות, אספה, ייצור), במטרה להחזיר את הלוויינים ולתיקון לוויינים ב- GEO בעתיד, רובוטים יכולים להחליף שמיכה תרמית מופרכת או אפילו לשחזר ציפויי בקרה תרמיים.

מסקנה

הזדקנות משטח Spacecraft אינה דאגה נישה & mdash; זה ממריץ בסיסי בעיצוב המשימה וארוכותיות. מחשיכה אולטרה סגול ושחיקה חמצן אטומית לעייפות תרמי ואפקטים מיקרומטראוסטרואידים, כל מנגנון דורש הפחתה זהירה.אפקטים על שליטה תרמית הם ישיר: אובדן של רפלקטיביות מוביל להתחממות יתר, מופחתת פולטת דחייה, ולא יוצר פשרות תרמיות כי משלם.

הודות עשרות שנים של נתוני טיסה, סימולציות מעבדה, וחדשנות חומרית, מהנדסים עכשיו יש ערכת כלים חזקה לחזות ולעמוד מול פני השטח ההזדקנות. ציפויים מתקדמים, מערכות בקרה תרמיות פעילות, ו ניטור בזמן אמת עוזר לשמור על ביצועים מקובלים על חיי משימה מתוכננים.אבל כמו משימות עתידיות לדחוף לעבר השמש, כוכבי הלכת החיצוניים, ומעבר למסלול כדור הארץ במשך עשרות שנים, המסע של פני השטח עמידים מתמיד ממשיך להיות משככי כאבים, וסמים, שבו לא יכולים לפעול משככי כאבים, ללא ספק, מודלים רובוטיים, והופכים לשיטות אוויריות, ללא ספק, והופכים לשיטות אוויריות בטוחות יותר, וגמישות, וגמישות, וגמישות, וגמישות, ללא ספק, ופעולות רובוטיות בטוחות יותר, כדי לפעול, כדי לפעול, כדי למנוע בעיות רובוטיות בטוחות יותר, וגמישות בעתיד, ופעולות טכנולוגיות בטוחות יותר, וגמישות, וגמישות, וגמישות, וגמישות, ללא הגבלת זמן רב יותר, ללא הגבלת זמן רב יותר, וגמישות לטווח ארוך יותר, וגמישות, וגמישות, ופעולות טכנולוגיות בטוחות יותר, כדי למנוע, ופעולות טכנולוגיות בטוחות יותר, ללא הגבלת זמן רב יותר, ללא הגבלת זמן רב יותר, ופעולות טכנולוגיות בטוחות יותר, וגמישות, ללא שינוי, ללא שינוי, וגמישות, ופעולות