Uzaylı, mühendislikte bilinen en aşırı ısı ortamında çalışır. Düşük Dünya yörüngesinde, bir uydu Güneşe doğru sıcaklık sallayarak, güneş ışığı ile yörüngedeki gölgeli yanları arasında sıcaklık aralığının ışınmış-sıcaklı ısı yönetmeliği olmadan, elektronik bileşenler başarısız olur, bu sayede enerjik bir şekilde kontrol edilen modern uzay aracının ısıtılması ve modern uzay aracının yakın yönleriyle karşı karşıya kalır.

Termo-Optical Malzemeler Nedir?

Termo-optik malzemeler, optik özelliklerini değiştirerek termal radyasyon akışını kontrol etmek için uzman maddelerdir - açıkçası:0) Güneş enerjisinin ne kadar absorbe ettiğini belirtir (&945;) ve [[Dönetici:2) ve söndürücü emissivity[Döneticileri ;) Güneş enerjisinin ne kadarını tutar ve yüksek bir yüzeyin yüksek oranda ısınır.

Bazı termo-optik malzemeler sabit özellikleri vardır - örneğin, yüksek reflektif ve yüksek emissivity ile beyaz boyalar. Diğerleri ise şöyledir:0) Değişken-eküm materyalleri), ısıya yanıt verme, gerilime veya ışık. Bu aktif veya uyarlayıcı malzemeler hareket eden parçaları veya dışsal güç tasarrufu olmadan kendini-regulasyonlar içerir: 0:0)

  • [FONT:0]Thermochromic Malzemeler[Dönetici: 1) - sıcaklık fonksiyonu olarak emissivity değiştirmek.
  • [FONT:0)Electrochromic Malzemeler[Döntilmiş: 1) - elektrik alanı uygulandığında alternatif özellikler.
  • [FONT:0)Phase-change Malzemeler[[[Dönemli ısı depolamasını kullanın veya devletler arasında geçiş yapın.
  • [FONT:0]Metamateryler[[Döneticiler[Döneticiler)[Dönergeler[Dönergeler)[Dönergeler:0).

Güneş ve kızılötesi spektral arasındaki bağımsız olarak absorpt ve emissivity kontrol etme yeteneği, bu malzemeleri minimum güç ve kütle bütçesi ile geniş sıcaklık salması gereken uzay aracı için vazgeçilmez hale getirir.

Anahtar Termo-Optical Malzeme Tipi

Optik Solar Reflectors (OSRs)

Optik güneş reflektörler, ikinci yüz aynaları olarak da bilinir, ön dielektrik tabakasının yüksek yüzeyli ısı kontrolü vardır.OSRs genellikle ince bir gümüş veya alüminyum tabakadan oluşur ve görülebilirlenebilir ve #945; / & #9; performansları iyi anlaşılır ve uluslararası uzay istasyonundan sayısız görevde akışlar bulunurlar.

Beyaz Paints ve Termal Kaplamalar

Özelleştirilmiş beyaz boyalar - çinko oksit veya titanyum dioksit pigmentlerine silikon veya organik binder - OSRs'e daha basit bir alternatif. Doğru şekilde formüle edildiğinde, yüksek güneş radyasyonu ve atom oksijen saldırısı düşük Dünya yörüngesinde elde ederler (>% 85) ve yüksek emissivity (>0.9).Bu boyalar anten yemekleri üzerinde kullanılır, güneş paneli sırt yüzleri ve uzay aracı vücutları.Onlar OSR'lerden daha hafif ve daha esnektir.

Değişken-Emissivity Malzemeler

Aktif adaptasyon gerektiren görevler için - gece sıcak tutmalı ve gün boyunca serin tutmalı - değişkenleştirilmiş-emissiv malzemeler (VEMs) bir oyun değiştiricidir. umut verici bir sınıf şu şekildedir: 0,vanadium dioksit (VO)[Dönemli ısınmış ısınır).[Dönemli ısılar)[Dönemli ısılar ve ısılar ısınır.

Elektrokrommik ve Estatik Kaplamalar

Elektrokhromic malzemeleri, küçük bir gerilimin uygulandığı zaman optik özelliklerini değiştirir. Örneğin, TIP oksit (WO)[Dönetici: 1) Düşük yükleyicileri, yüksek çözünürlükte 1-2 V. Bu cihazlar hızlı bir yanıt ve programlanabilir modulation sunar, hassas aletlerin hassas termal kontrolü için ideal hale getirirler.

Metamalzemeler ve Nanoyapılar

Nanofotoziğin son atılımları, doğada bulunmayan radiative özellikleri ile metamalzemeler üretti. Alt dalga boylarında yüzeyler tasarlarken - piramitlerin, delikler veya dielektrik yığınları gibi -mükemmel yörüngeler yakın-mükemmel özellikler için optimize edilebilir. Örneğin, güneş bandında ve termal kızılötesiliğe yakın bir yüzeyin eşdeğerliği sağlayabilir.

Uzayda Uygulamalar Termal Düzenleme

Termal Blankets ve Multikatlü (MLI)

Termo-optik malzemeler, en uzaysal yüzeyleri kapsayan çok katmanlı yalıtım battaniyelerinin kritik bir bileşenidir. Bir MLI battaniyesinin dış tabakası, yüksek güneş ışığı yansımaları (düşük absorptance) ve yüksek yüzeysel ısı geçişi tercih ederken, uygun dışsal kaplamayı seçmek için yüksek yüzeysel ısı geçişi seçmek için yüksek çözünürlüktedir.

Radyatör ve Heat Rejeksiyon Sistemleri

Uzaylı radyatörler, uzaydaki çöp ısısını boşaltmanın birincil yoludur. Verimliliği doğrudan radyatör yüzeyinin termo-optik özelliklerine bağlıdır. Geleneksel olarak, radyatörler OSR veya beyaz boyalarla kaplıdır, ancak yaygın olarak farklı termal yüklerle görevlerin yerine getirilmesi - örneğin Europa Clipper veya Mars Bilim Laboratuvarı gibi -buygun radyatörler tarafından test edilir.[TFL-0-

Heat Shields ve Giriş Termal Koruma

Bir atmosfer girişi sırasında, uzay aracı aşırı derecede konvektif ve radiative ısıtma ile karşı karşıya kalır, 2000'i aşabilir termo-optik malzemeler burada da rol oynar - değişken özelliklerden hoşlanmıyor, ancak ablası ve yüksek izinli kaplamalar yoluyla. ısı kalkanının dış yüzeyi, kontrollü bir şekilde ısıya izin verir.

Louvers and Thermal Anahtarlar

Mekanik louvers – mini pencere körleri gibi – radyatör panellerinden ısı reddedilmesini düzenlemektedir. Yüzeyleri kapalı ve yüksek eivityli parçalara ayrılırken, radyatörün özelliklerini açık olarak kullanan ısıtılır.

Termo-Optical Malzemelerinin Avantajları

  • [FONT:0]Dynamic sıcaklık kontrolü hareketsiz parçalar olmadan kontrol edin: Değişken izinli malzemeler ve termokromozomlar, uzayın ısıya dayalı ısı davranışını otomatik olarak ayarlamaya izin verir ve titreşimi azaltır.
  • [FONT:0) Aktif soğutma sistemlerine güvenen:[Dönemli ısı yükü yönetmekle yükümlüdür, bu malzemeler ısıtıcıların büyüklüğü ve enerji tüketimi, pompalar ve buzdolabı, ücretsiz toplu ve enerji tasarrufu, para yükü için.
  • [FONT:0) Hassas ekipmana karşı koruma: Hassas ısı yönetmeliği, sensörler, teleskoplar ve elektronikler, veri kalitesi ve enstrüman ömrünü artırır.
  • [FONT:0) Geliştirilmiş enerji verimliliği:[Dönetici:[Dönetici:0) Enerjinin pasif VEM'leri işletmemesi gerektiği için, genel uzay aracı enerji bütçeleri bilim ve iletişim için tahsis edilebilir. Örneğin, bir VO).
  • [FONT:0)Extends görev süresi:[Dön uzayda veya gezegensel yüzeylerde, uzun vadeli termal bisiklet degradları malzemeler. Yüksek dayanıklılık ile termo-optik kaplamalar, son on yıllardır, Voyagers veya New Horizons gibi görevleri destekler.

Meydanlar ve Sınırlar

Sözlerine rağmen, termo-optik malzemeler yaygın olarak kabul edilen önemli engellerle karşı karşıyadır. Uzay ortamı düşmancadır: 0:0) Atomik oksijen[Dönemli 1) düşük Dünya yörüngesinde birçok organik kaplamalar;[/FLT:2).

Değişken izinli malzemeler genellikle www.C'ye sahiptir; ki, USB veya Germanyum ile yapılan birçok uydu uygulama için çok yüksek olan anahtarlar geçiş noktasını azaltır, ancak karmaşık ve maliyetle sağlar.

[FONT=0]Manufacturing and yeterlilik) ayrıca pahalı. Termo-optik malzemeler NASA veya ESA standartları altında sertifikalandırılmalıdır, elektrik arabirimleri, güvenilirlik ve başarısızlık modları için titiz bir teste tabi tutulur.

Future Developments

Bir sonraki termo-optik malzemeler dört temel trend tarafından yönlendirilmektedir: 03.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.)

Perovskite Oksits ve Faz Değiştirici Malzemeler

Araştırmacılar perovskite oksits'i şöyle keşfediyorlar:0)strontium titanate (SrTiO[[Dönetici:2))[Döneticisel kontroller için kullanılabilirlik sağlarlar (Dönetici) ve eksperatif olmayan elektrik ve optik özellikler için eklenebilir.

Akıllı Kaplamalar Gömülü Sensörlerle

Future termal kaplamalar, uzay aracının operasyonel modları veya zamanlama bakımına izin verebilir, bu kaplamalar kapalı parçalarla birlikte kapalı-loop termal düzenlemeler sistemini, Dünya'da gerçek zamanlı geri bildirim ve bozulma sağlar.Bu sağlık-monitoring kapasitesi, uzay aracının operasyonel modları veya zamanlama bakımına izin verir, artan güvenilirlik sağlar.

Katkı ve In-Space Fabrication

3D termo-optik materyallerin baskısı uzay aracı termal tasarımı ile devrim yapabilir. Bir üniforma kaplaması uygulamak yerine, tasarımcılar yerel olarak ısıtılan ısıtılmış veya desenli yüzeyler üretebilirler. Örneğin, bir radyatörün diğer yerlerde yüksek emissivite kontrol yamaları ve daha düşük emissiviteler test edebilir.In-space üretim, ay regolith veya asteroid materyali kullanarak, halihazırda kaynaklardan termo-optik kaplamalar üretebilirler, halka açık deneylerin test edilir.

Malzeme Keşifleri için Makine Öğrenmesi

Makine öğrenimi ile yüksek orandaki fark, bilim adamları, UV-optik özellikler için milyonlarca potansiyel materyal kompozisyonu taramaktadır. Bu yaklaşım, 0.12 ve daha düşük hacimli kaplamalar ve düşük-absorptance boyaları için yeni adaylar tespit etti. Örneğin, aFLT:0 C ⁇ Malzeme çalışması)) bir güneş absorptance 0.12 ve% 0.98'in izinsiz kaplamaları ve düşük-absorptivitesi için yeni bir oksit tespit etti.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Termo-optik malzemeler artık sadece pasif kaplamalar değildir; bunlar, minimum kütle ve güçle hassas sıcaklık kontrolü gerektiren ve yanıt verebilecek şekilde tasarlanmıştır.Kapit-ve gerçek optik güneş refleksiyonlarına yönelik talep, modern CubeSats'ta test edilen Apollo çağının talepleri, bu malzemeler, daha hafif bir uzay aracı ve güçle daha basit bir şekilde kontrol gerektiren görevleri yerine getirir.

[0]Daha fazla okuma için, arsada ısı Kontrol Teknolojisi Değerlendirmesi ) Mükemmel bir genel bakış sağlar. Ayrıca uzay aracı ısı kontrolü üzerinde bir makale ve son araştırma [Döneticileri için izin verilen malzemeler[Döneticileri için geçerli).