ההתפשטות של חלל פסולת במסלול נמוך של כדור הארץ ומעבר לכך מהווה איום חמור יותר על תוחלת ואמינות של מערכות בקרה תרמיות חלליות (TCS) במערכות אלה, אשר שומרות על קיצוניות טמפרטורה בתוך גבולות מבצעיים עבור מכשירים, רכיבים מונעים, ומודולים של תחנת זמן, פגיעים במיוחד להשפעות היפרדות של התנגשויות תרמיות.

בסביבה הקרובה של Orbital Debris Environment: A growth Hazard

פסולת חלל כוללת כל אובייקט לא מתפקד, מעשה ידי אדם המקיף את כדור הארץ, משלבי טילים בילו ו defunct לשלם עומסים לשברים שנוצרו על ידי התנגשותות ופיצוצים.רשת החלל של ארצות הברית עוקבה בערך 40,000 אובייקטים גדולים מ -10 ס"מ, אבל האיום האמיתי הוא מיליוני חלקיקים בין 1 מ"מ ל -10 ס"מ שהם קטנים מדי כדי לעקוב אחר כמות מספקת של אנרגיה קינטית בעלת השפעה משמעותית של ריבועים.

עבור מערכות בקרה תרמיות, אשר לעתים קרובות יש אזורי משטח גדולים, חשופים כגון קורנטורים, ריבוי שכבות (MLI) שמיכה, ומגן השמש, השבר מסלול של פלוקס הוא מכשול מתמשך וסיכון השפעה. בניגוד תת-מערכת חלל אחרים שעשוי להיות מוגן בתוך אוטובוס, משטחים תרמיים חייבים ממשק ישירות עם הסביבה לדחות חום, מה שהופך אותם חשופים באופן טבעי תוכנית אורביטלימיתר עבור דגמי 10 סיביות קריטיים על פני השטח של 15 שנים, במיוחד על פני השטח הוא השפעה על פני השטח של ההסתברות גבוהה של 15 שנים.

מערכות בקרה ארסיות: פונקציות ליבה ושותפים Vulnerable Components

מערכת בקרת תרמי חללית פועלת על ידי איזון קרינה סולארית ופלנטרית מפני שנוצרת פנימית ופליטה תרמית לחלל.זה מושג באמצעות אלמנטים פסיביים כמו ציפויים, בידוד, צינורות חום, כמו גם לולאות פעילות עם משאבות, טנקים הרחבה, ורדיוורים.כל רכיב מציג פרצות נפרדות כדי לפרקי פסולת.

רדיטורים ו-Exposed Surface Coatings

רדיאטורים הם משטחי דחיית החום העיקריים, לעתים קרובות מצופים בחומרים גבוהים כגון צבע לבן או מראות דחייה שנייה (למשל, מעצבי Teflon) מכוסים אלה עם תכונות אופטיות ספציפיות - אבסורד השמש (α) ופלט אינפרא אדום (ε) - כי ניתוק מעל הזמן עקב מיקרומטרודיאואידים והריסות פסולת יכול לחשוף את גודלם של קרינה בודדת או ירידה מוגבלת, לאחר זמן מוגבל, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר ירידה בינונית או ירידה בינונית של קיבולת קירור מקומי עלולה לגרום להפחתה מוגבלת.

Multi-Layer Insulation (MLI) Blankets

שמיכה מלובית מורכבת משכבות של קטון אלומיניום או Mylar מופרד על ידי netting. תפקידם הוא למזער את רווח החום מקרינת השמש ואובדן חום לחלל עמוק.אפקטים של דביריס יכולים לייצר דמעות, מעט נפיחות חלקית של שכבות, או דלמנטון.אפילו השפעה קטנה שיוצרת פיות יכולות להגביר את ההתנהגות התרמית האפקטיבית של השמיכה, במיוחד במהלך ליקויים, יתר על ידי מנגנונים משבץ או ממתחילים, עלולים מפציעות מפציעות מזיהומים קלים או משבץ, או מפציעות משבץ, או משבץ, או משבץ, או מפציעות משבץ, או מפציעות משבץ, או משבץ, או מפציעות מפציעות מפציעות מפציעות מפציעות מפציעות משבץ, או מפציעות קשות יותר משבץ, או מפציעות משבץ, או משבץ, או מפציעות משבץ, או מפציעות מפציעות מפציעות משבץ, או מפציעות מפציעות מפציעות מפציעות מפציעות מפציעות משבץפות, או מפציעות מהירות משבץפות, או מפציעות מפציעות מהירות מפציעות מהירות מפציעות מהירות מפציעות מפציעות מפציעות מפציעות מפציעות משבץפות, או מפציעות מהירות מפציעות מהירות מפציעות מהירות יותר מפציעות משבץפות

צינורות חום וצנרת חום

צינורות חום הם שני-phase חום ההעברה מכשירים כי מסתמכים על פעולה capillary ב wick כדי להעביר חום ממקור לשקוע. המבנה הוויקילי והקיר הדק של המעטפה רגישים להשפעה. חלקיק בעל עוצמה גבוהה יכול למקם את המעטפה, המאפשר נוזל העבודה דק לברוח, אשר הופך את הצינור חום בתוך - מסוכן במיוחד אם הצינור הוא חלק של שליטה תרמית כי הוא לעתים קרובות מחיצה חמורה, אבל צינור חום הוא אפילו יותר, כמו צינור חום.

חיישנים ואלמנטים של Active Control

המחתירים, התרוממים, וסגרי הרדיו הם גם בסיכון.בעוד שקטנים, רכיבים אלה לעתים קרובות רכובים על החיצוני. A debris שביתה יכול לסתום את החיישן, לנפץ חיישן טמפרטורה, או לנגב מנוף מכני.כשלים כאלה עלולים ללכת ללא פתור עד זוועות תרמיות להתבטא, כפי שמסתבר שטלמטים עלולים להתעכב או לא נכון.

מכניזם של נזק: ממיקרוקרטרים ועד לכישלונות קטסטרופליים

הנזק שנגרם על ידי פסולת חלל על פני השטח התרמית יכול להיות מסווג לשלוש משטרים עיקריים: rosive, hypervecity להשפיע מכתש, וקרע מבני.

המונחים: Microparticles

רוב חלקיקי פסולת הם קטנים מ 1 מ"מ, אבל על משימות ארוכות ההשפעה המצטברת שלהם היא משמעותית.כל השפעה מייצרת מכתש רדודה ו ejecta שיכולה להסיר חומר ציפוי. שחיקה זו משנה לאט את התכונות האופטיות התרמיות של פני השטח.עבור צבע לבן, השפעות חוזרות ונשנות להפחית את הרהורים, הגדלת משקעים סולאריים יותר מאשר משטחים רפלקטיביים, משפיעות חום, שינוי אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט

Hypervecity Impact Cratering

עבור חלקיקים גדולים יותר מ- 0.1 מ"מ נעים במהירויות של מהירויות, השפעות לייצר מכתשים עמוק יותר מאשר קוטר חלקיקים.התהליך הוא הידרודינמיקה, התכה וחוספס הן את הטבלה וחלק של המטרה.על צינורות חום דקים או קווי נוזל, השפעות כאלה עלולות לגרום לנפיחות על פני השטח הסולארי, לייצר חלקיקים שמזהמים את הנוזלים הפועלים על M, לייצר אפקט כפול של 3 ק"מ יכול לגרום נזקי קירור נמוך יותר, אבל יכול לגרום נזקי מים חמים.

פריחה מבנית והפרדה הדדית

חתיכות פסולת גדולות יותר (מעל 1 ס"מ) יכולות לחדור את האוטובוס החללית לחלוטין.כאשר השפעות כאלה מתרחשות על משטחים תרמיים, הם יכולים לגרום פיצול שלם של הלוח המושפע.החלקים וכתוצאה מכך הופכים להריסות נוספות, ואת החללית הראשית עשויה לאבד את האיזון התרמי שלה.גם אם השלמות המבנית אינה אבודה באופן מיידי, ההשפעה עשויה להטות או לפסול מקרינה, שינוי התפיסה שלה לחלל ולגרום להתחממות יתר על פני השטח, עלולים נדירים, עלולים, או לצוף, למקרים של מתחמיצים, או למתחמים, או למתחמים, לגרום לנקודות חום, למתחמים, למתחמים, או למתחמים קצרים, לגרום למתחמים, למתחמים, למתחמים ריקים, לגרום למתחמים קרים, למתחמים, לנקודות חום, למתחמיים, או למתחמיים, למתחמיצים, למתחמיצים, למתחילים, למתחילים, למתחמים, או למתחילים, למתחמיצים, למתחילים, או למתחילים, למתחמימים רגישים למתחילים, לגרום למתחילים, למתחילים, למתחילים, למתחילים, לצלילים למתחילים, או ל

מחקרים: שיעורים מתוך On-Orbit Anomalies

טלסקופ החלל האבל

טלסקופ החלל האבל פועל במסלול של 540 ק"מ עם צפיפות פסולת משמעותית. במהלך העשורים של השירות שלה, שמיכות MLI שלה הראו מכתשים השפעה גלויים, חלקם צולמו במהלך משימות servicing. בעוד המערכת התרמית של הטלסקופ תוכנן עם שולי, מהנדסים ציינו כי ביצועים תרמיים דהורד מהר יותר מאשר הצפוי, חלקית בשל פיזור של משטחים אופטיים, אבל גם בגלל ציפויים של יכולת בדיקה חסומה, אך פגעומת.

תחנת החלל הבינלאומית

ISS, עם רדיורים תרמיים גדולים שלה ומרחבה MLI, נתקל בערך אחד מנמנע התנגשות תמרון בשנה עבור פסולת אובייקטים גדולים יותר מ 5 ס"מ, עם זאת, חפצים קטנים, בלתי ניתנים למעקב לגרום נזק שגרתי. בשנת 2016, נמצאה השפעה קטנה של פסולת על ייצור 7 מ"מ בחלון ה-Slasola של התחנה, שהיה חלק מלחץ תרמי ותדירות גבוהה יותר, קורנים כבר דורשים תיקונים, כולל השפעה על תפקוד חשמלי או מחוספסת של מערכת הגנה, אך כוללת.

הלוויין Sentinel-1A

בשנת 2016, לוויין Sentinel-1A של סוכנות החלל האירופית סבל מאובדן חשמל פתאומי באחד ממערך השמש שלה, עקב השפעה על פסולת. בעוד הנזק העיקרי היה חשמלי, חקירות גילו כי מערכת הבקרה התרמית על מערך זה ככל הנראה נזק מתמשך מאותו חלקיק, אשר עשוי לשנות את פרופיל הטמפרטורה של מערך ותרמו לכישלון.

אסטרטגיות לחיקוי: תכנון לשינוי

לאור הנמנעות של התקפות פסולת על משימות ארוכות טווח, מעצבי מערכת בקרה תרמיים חייבים לשלב תכונות חזקות, סובלניות מפני ההתחלה.הגישות הבאות מועסקים כיום או תחת התפתחות.

חסימת מגן והשלכות - Resistant Layups

מגן ה-Selple הקלאסי מורכב מעמוד דק של מקלע במרחק קצר מהקיר הלחץ.על רדיונים תרמיים, אלומיניום דק או קליבר יכול להיות ממוקם מעל לוח הרדיור הראשי.הפגוש פורץ את החלקיק המשפיע לתוך ענן פסולת, להפיץ את האנרגיה שלו על שטח גדול יותר ולהפחית את העומק.

בחירה ועצמיות

חוקרים מפתחים ציפויים תרמיים עם תכונות של סיליקון שניתן להטמיע מיקרו-קracks או בורות הנגרמים על ידי משפיעים קטנים.לדוגמה, מיקרו-capsules המכילים שרף סיליקון ניתן להטמיע בציפוי; כאשר טפסים סדק, הקפסולות קרע ושחרור ה-Resin, אשר מרפא ומשחזר את התכונות התרמיות.

רדיפת וסגמנטציה

אחת הדרכים האמינות ביותר להבטיח עמידות מערכת בקרה תרמית היא לעצב עם מספר מסלולים דחיית חום עצמאית.עבור לולאות פעיל, באמצעות שתי משאבות או יותר ופקטורים נפרדים פיזית של מערכת רדיו היא כי אובדן של קטע אחד אינו גורם כשל קטסטרופלי. ISS משתמשת גישה זו עם מערכת הבקרה Active Thermal Control System (EATCS), אשר יש שתי לולאות באופן דומה, צינורות יכול להיות מסודרים עם מסה ארוך, אך הוא לעתים קרובות, עם מורכבות מסחר שלה.

סיקור ביקורתי Active Debris Preventance and Real-Time Assessment

עבור פסולת מעקב גדול מ 5 ס"מ, החללית יכולה לבצע תמרונים evasive. עם זאת, עבור פסולת קטנה יותר, מערכות זיהוי בזמן אמת השפעה דרושות חיישנים - חיישנים אדזואלקטריים דקים או סיבים אופטיים משובצים בשמיכי חום תרמיים - יכול לאתר ולאפיון התקפות.זה ניתן להשתמש כדי להתאים סט נקודות תרמיות, להפעיל מערכות מחוסמות, או לתכנן עבור אסטרונאוטים ב-bit יכול לשאת סוללות עתידיות.

מודלים המבוססים על הקרקע

היכולת לחזות את ההשפלה המושרה של דיבריס דורשת מודלים של נאמנות גבוהה של נזק על פני השטח התרמיים. ארגונים כמו יוזמת החלל הנקי של סוכנות החלל האירופית ומרכז הבטיחות של נאס"א (NESC) להשתמש בסימולציות הידרוקוד מתקדמות כדי להשפיע על אירועים ולהפיק פונקציות עבור מחסנים חומריים שונים.מודלים אלה, בשילוב עם מודלים סביבתיים עדכניים (כגון MASTER של ESA או מהנדסי תיבות של נאס"א), המאפשרים מוקדם של פונקציות של פונקציות בקרה, לחיקוי עבור מערכות הגנה על ידי פונקציות מוקדם של מערכות הגנה קרינת הגנה קרינת הגנה קרינת הגנה קרינת רדיומחדשניות.

כיוונים עתידיים: תיקון אוטונומי וייצור

במבט מעבר להפחתה, הדור הבא של מערכות בקרה תרמיות עשוי לכלול זיהוי נזק אוטונומי ותיקון.מושגים תחת לימוד כוללים באמצעות סגסוגת בצורת-זיכרון שמשנה צורה כאשר הוא מכוער לסגור את החור, או לפרוס רובוטיים "חרדיפים" אשר לזחול מעל החיצוני החללית כדי ליישם כתמים. in-situ Resources ניצול משאבים (RU) על הירח או מאדים יכול גם לייצר שמיכה תרמית מחומרים מקומיים, בעוד שהם זקוקים לפרדיגמה פעילה כדי להפעיל את החומרים האלה.

עוד השדרה המבטיחה היא מודולרית, לוחות תרמיים חלופיים דומים למושג Plug-and-play עבור אוטובוסים לווייניים, לוחות תרמיים יכולים להיות מעוצבים כיחידות החלפתיות (ORUs) שניתן להחליף אותן באמצעות משימות servicing.זה ידרוש ממשקים סטנדרטיים אך יכול להרחיב באופן דרמטי את חיי התפעוליים של חלליות במסלולים חלופיים גבוהים.

מסקנה

ההשפעה של חלל פסולת על עמידות מערכת בקרה תרמית היא עמוקה וצמיחה.משחיקה מיקרוסקופית שמשנה באופן שקט ביצועים ציפוי לנקודות קטסטרופליות כי פירוק לולאות קירור שלמות, כל השפעה מפחיתה את היכולת של החללית לשמור על שיווי המשקל התרמי שלה.כפי שאוכלוסיות קבועות ומשךי המשימה שלנו להרחיב עשרות שנים, הצורך בעיצוב תרמי כבר לא אופציה אבל חיוני של הקהילה חייב להמשיך להשקיע את החומרים המתקדמים יותר ויותר, שמירה על פני כדור הארץ, שמירה על חומרים גמישה, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על חומרים מתקדמים יותר ויותר, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על חומרים מתקדמים יותר ויותר, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, ומשך יותר ויותר, שמירה על פני השטח, על חומרים גמישה, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח,