空间温度管理

宇宙是无情而无限的,环绕地球运行的卫星亲眼目睹了这一切。地球面向太阳和远离太阳的那一面之间的极端温差对轨道卫星构成了重大挑战,由于不可能对现役卫星进行维修或维护,卫星及其组件和材料必须进行广泛的测试,包括温度和真空电阻。亚博网站下载

卫星通用运行条件

没有它,现代生活就不可能存在satellite-communicated服务比如天气预报、电视节目、互联网和通信服务。卫星为全球网络提供了基础,目前有2 000多颗正在运行的卫星和国际空间站(ISS)绕地球运行。

真空和极端温度对技术和材料都提出了巨大的要求。亚博网站下载例如,月球在长太阳阶段的温度可达+120°C,而在阴影阶段的温度可低至-130°C。

在空间中使用时,也必须考虑技术设备的内部产生的温度(例如,来自控制电子设备)。因此,发展卫星时最重大的挑战是充分保护敏感技术不受过热和与寒冷有关的故障的影响。

太空只是增加了这些挑战,因为虽然通过对流传热可以在地球上进行温度补偿,但这在真空中是不可能的。

在太空中,高于-270°C的温度主要是由太阳的直接辐射产生的。因此,它们的形成也取决于被辐照物质吸收辐射的效率。

另外,空间的真空度影响液体介质的聚集状态;例如,润滑剂容易蒸发,因为缺乏空气压力。

空间温度管理

特殊的外层材料被用来防止卫星因亚博网站下载暴露在太阳下而温度过高。它们通过反射大部分辐射能来做到这一点。一些卫星被设计成绕轴旋转,均匀地分配阳光直射。

为了确保卫星内部的工作温度,安装了助推器加热器。他们通过允许一个确定的温度保持,而不是阳光直射。此外,关键部件可以用绝缘材料包裹,以进一步控制温度。

在卫星研制过程中,首先采用热模型来计算卫星内的温度变化。这些模型稍后将在尽可能真实的条件下进行台架测试,例如极端温度、低压和快速变化的温度。

在大多数行业中,产品只在其开发阶段进行广泛的测试,定期的随机测试被认为足以持续的质量保证。航空航天应用采用更为严格的方法,每颗卫星都要进行一系列全面的测试,通常需要数周时间才能完成。

这种严格的测试是必要的,而不仅仅是由于任何发射到太空的巨大费用和努力,而且由于设备在轨道中,由于设备在轨道上不可能。app亚博体育卫星在发布期间,卫星不会将发射器置于风险。

使用中的热真空室

卫星运行和压力测试,以及它们各自的组件,都是在热真空室中进行的。这些腔体可以精确地调节压力和温度,根据被测样品的大小,热真空腔体可能需要相当大。

然而,今天的大多数卫星都是相对紧凑的,小卫星(通常称为立方体卫星)只有鞋盒大小。由于体积小,将其送入轨道的成本大大降低,同时也降低了流星体和空间碎片造成损害的可能性。

这些较小的卫星的另一个主要优点是它们可以在更小,通常更昂贵的热真空室进行测试。

高性能温度控制系统用于提供和保持热真空室内的温度。回火壁(称为护罩)以圆柱形包围试样,而温度控制介质在一个封闭电路中循环。

使用导热油作为介质可以产生(例如)-80°C到+180°C的温度区间,必要时使用制冷剂对导热油进行冷却或电加热。将氮气引入叶冠可以达到较低的温度。

除了使用护罩的辐射来管理温度外,还可以在测试区域安装一个热板,以模拟传导的热传导。

测试程序

一系列传感器将被安装以密切监测温度的发展。除了提供测量数据外,这些传感器还将确保试件的必要安全性。如果有过热造成元件损坏的危险,则会立即降低腔内温度。

例如,在热平衡测试中,先建立卫星内部的温度分布,然后再与热模型的计算进行比较。如果观测到有偏差的结果,可以通过移除卫星表面的反射元件、安装额外的加热元件或更好地隔离单个组件来解决这些问题。

热循环测试用于在可变温度水平下进行一定次数的循环后检查测试样品的功能。载荷和应力试验可用于提供关于极端条件对试样的影响的信息。

结论

卫星是全球网络化世界的基石。为了盈利,卫星必须是可靠的,而且必须保持免维护,即使在极端条件下运行多年。

像Julabo这样的高性能温度控制系统转眼间系列能够在热真空室中提供极端温度,便于对卫星和任何其他设计用于空间的系统或组件进行可靠和可重复的测试。

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