Uzaylı İşletim için Termal Kontrol Stratejileri Jovian Magnetosphere

Jovian Magnetosphere'a Giriş

Jüpiter'in magnetosphere, güneş sisteminde en büyük ve en güçlü manyetik alan yapısıdır, hem enerjide hem de Jüpiter'e doğru 7 milyon kilometreye kadar uzanır, aşırı radyasyonun kombinasyonlarını, yoğun manyetik alanların ve karmaşık termal dinamikler, yakın Dünya veya iç-sistemde kullanılanlardan daha yoğun bir şekilde kontrol için temel olarak farklı bir yaklaşım gerektirir.

Jovian sistemi, uzay aracının sadece derin alanın yoğun soğuk değil aynı zamanda absorbe edilen radyasyondan, değişken güneş flux'tan 5.2 AU'ya kadar uzanan ve güneş ışığından gelen termal inertiaya sahip olan yörüngelerin birleşimini ortaya koyar.

Radyasyon Ortalığı ve Iskan Etkisi

Jüpiter'in magnetosphere, gezegendeki hızlı rotasyon (sadece 10 saat altında bir gün) ve güçlü iç manyetik alanı, bu da rotasyonel eksene göre eğimli bir şekilde eğimli bir düzlem oluşturur. Bu ayar, şarj edilen parçacıkları hızlandıran bir dinamik, asimetrik manyetik alandır - asil elektronlar ve iyonlar - relativistik hızlar. Sonuç, gezegenden 1.5 ila 3.5 Jüpiter arasında yoğunlaşmıştır.

Bu radyasyonun termal sonuçları derindir. Yüksek enerjili elektronlar ve protonlar, sabit güneş ışığı altında doğrudan uzay aracı yüzeylere ve iç çarpıklığa zarar verir.BuurFLT:0)Düzme ısıtma) ve her bir yörüngede plazma tabakaları ve mıknatıslar nedeniyle 10 ila 100 derecenin artarak değişebilir.

Jovian Spacecraft için Anahtar Termal Zorluklar

Sıcaklık Extremes ve Wide Fluctuations

Jüpiter'in yörüngesinde, güneş flux sadece Dünya'daki değerin yaklaşık% 3,7'si - yaklaşık 50 W /m2, 1361 W /m2 ile kıyaslanmış durumda, uzaysal sıcaklıkları yüksek oranda serinliyor -200 °C, doğrudan güneş ışığı altında, hatta o zayıf flux düzgün bir şekilde tükenmese bile 100 °C'den fazla ısı yüzeyi ısıtabiliyor.

Parçacık Radyasyonundan Malzeme Degradasyonu

Radyasyon hasarı sadece bir termal konu değil, aynı zamanda bir malzemedir. Yüksek enerjili protonlar ve elektronlar yarı iletkenlerde lattice kusurları yaratır, elektronikte sızıntı akımlarını arttırır ve ısı battaniyeleri ve tel yalıtımını kırarlar. Çok yıllık bir görevde, radyasyon dozları 100 Bayad'ı geçebilir ( ⁇ ), geleneksel uzay araçlarının aşırı derecede toleransını azaltır.

Aktif Termal Sistemler için Enerji Kıtlamaları

Güneşten uzak olan uzay aracı radyoisotope termoelektrik jeneratörleri (RTGs) veya büyük güneş dizileri kullanıyor. Juno uzay aracı, Jüpiter'de yaklaşık 400 watt sağlayan üç 8.9 metre uzunluğunda güneş serisi kullanıyor.Bu nedenle, aktif ısı kontrol sistemleri - ısıtıcılar, pompalar ve louvers – ısıtma veya soğutma için kullanılan her bir watt, bilim aletleri için kullanılabilir değildir.

Pasif Termal Kontrol Stratejileri

Pasif teknikler, Jovian görevleri için termal yönetim omurgasını oluştururlar. Onlar, materyal özellikleri, geometri ve ısı transferinin temel fiziklerine güvenmek yerine hareket eden parçaları ve minimum gücü gerektirmez.

Multi-Layer yalıtımı (MLI) Blankets

MLIitigation battaniyeleri, uzay aracı ve çevre arasındaki radyatif ve iletken ısı değişiminden oluşur. - Jovian sisteminde, MLI ayrıca, düşük hacimli kaplamalar ile ayrılmış ve uzaysal yüzeysel yüzeysel yüzeysel yüzeysel yüzeysel yüzeylerin bir kısmını azaltabilir. Örneğin, Jovian sistemi arasında ısı değişimi azaltır.

Termal Radyatörler

Radyatörler, ısıyı mümkün olduğunca az güneş enerjisiyle absorbe ederken (görücük görevlerine göre, radyatörler uzay aracının veya Jüpiter'in yüksek tavanlı pencereden uzak durmaya yönelik olarak) yüksek çözünürlükte bulunan güneş ışığının altında bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan güneş ışığıyla ısıtılır.

Faz Değiştiri Malzemeler (PCMs)

PCMs, ertelediği gibi ısıyı absorbe ederler ve bunu sağlam bir şekilde salıverirler ve yüksek çözünürlük dönemlerindeki ısıtılır.Örneğin, Jüpiter'in icylerini araştırmak için planlanan, PCM'leri kullanmak için planlar, birkaç mil boyunca ısı kontrolü korumak için çok kullanışlıdır.

Optik Solar Reflectors ve Termal Kaplamalar

Özelleştirilmiş kaplamalar güneş absorptasyonu (α) in kızılötesi yayılımı ( ⁇ ) Düşük α / ⁇ oranı (daha düşük 0.3) en yüksek güneş ısısını en aza indirirken, α / ⁇ ve yükselteçli ısılar, potasyum silikat (Z-93) gibi, birçok uzay aracında, Jovian radyasyon ortamında, bu kaplamalar ve yüksek elektronlu bir arayacaktır.

Aktif Termal Kontrol Stratejileri

Pasif yöntemler sadece gerekli işletim aralıkları içinde sıcaklıkları koruyamaz (tipik olarak -20°C'ye +50°C'ye elektronik olarak, ancak bazı bilim aletleri için ±2°C olarak dar, aktif sistemler adım atmaktadır. Bunlar elektrik enerjisi gerektirir ve genellikle hareket parçaları içerir, ancak kesin sıcaklık düzenlemelerini sağlar.

Elektrikli Rezitler

Dirençli ısıtıcılar -tipik olarak tel-wound elementler veya folyo ısıtıcılar bileşene bağlanır - 10°C'nin altındaki sıcaklıkları azaltırken termostatik olarak kontrol edilirler.0))))))))))))) Soğuk yörüngelerde minimum işletim sıcaklıkları üzerinde, örneğin, ana motor ve sekiz kat daha küçük betonarme, aksi takdirde ısıtılırken ısıtılır.

Heat Pumps

Sıcaklık pompaları soğuk bir kaynaktan ısı geçişi ısıtılır, mekanik bir çalışma kullanarak sıcak bir batabilir, doğal gradiente karşı ısı enerjisini etkin bir şekilde hareket ederler. Uzay uygulamaları, genellikle buhar-kompresyon sistemleri veya termoelektrik soğutucular için.For Jovian tasks, where the environment can be both very hot (due to radyasyon) and very cold, ısı pompaları elektronikten ısıtılabilmenin ve çok soğuk olması için daha yüksek ısı pompası sunar.

Akışkanlar

Mekanik olarak pompalanan sıvı döngüler (MPFLs) serin bir şekilde dolaşıma girer - örneğin, yüksek ısı değiştiricileri ısıtmak veya yüksek ısı parçalarına sunmak için ısıtmak için ısı değiştiricileri olarak kabul edilir.(0Europa Lander)