НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o179.pdf (909.96Кб)

УДК 536.2

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Работоспособность аппаратуры искусственного спутника Земли существенным образом зависит от его температурного состояния, которое в случае низкой околоземной орбиты может изменяться в достаточно широких пределах. Причина такого изменения температуры спутника состоит в том, что наряду с участком орбиты, на котором спутник воспринимает тепловые потоки, вызванные непосредственно падающим на его поверхность солнечным облучением и солнечным облучением, отраженным от поверхности Земли, в общем случае низкой околоземной орбиты существует ее затененный участок, на котором спутник воспринимает лишь сравнительно менее интенсивное собственное излучение Земли. Уровень возможных значений температуры спутника на различных участках низкой околоземной орбите можно оценить по равновесному значению температуры, определяемому из уравнения баланса тепловых потоков, воспринимаемых и излучаемых его поверхностью.
Проведенный анализ тепловых потоков, действующих на поверхности искусственного спутника условной шаровой формы, позволил получить расчетные зависимости для нахождения равновесной температуры спутника при различных значениях высоты его положения над поверхностью Земли и угла между направлениями из центра Земли на Солнце и спутник при его движении вне тени Земли, а также от высоты его положения на теневом участке орбиты. Эти зависимости использованы для построения графиков, иллюстрирующих изменение равновесного значения температуры спутника при его движении по орбите.
Представленная методика позволяет проводить оценку возможного диапазона изменения температуры спутника при его движении по низкой околоземной орбите.

1. Авдуевский В.С., Галицейский Б.М., Глебов Г.А. и др. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / под общ. ред. B.C. Авдуевского, В.К. Кошкина. М.: Машиностроение, 1992. 528 с.
2. Карпенко А.Г., Лидов М.Л. О температурном режиме искусственного спутника Земли // Известия АН СССР. Сер. Геофизическая. 1957. № 4. С. 527.
3. Cunningham F . G . Earth Reflected Solar Radiation Input to Spherical Satellites [Облучение сферического спутника отраженным от Земли солнечным излучением] // ARS Journal . 1962. Vol . 32, no . 7. С. 1033-1036. DOI:10.2514/8.6199
4. Зарубин B.C. Температурные поля в конструкции летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1966. 216 с.
5. Bess T.D., Smith G.L. Atlas of Wide-Field-of-View Outgoing Longwave Radiation Derived from Nimbus 7 / Earth Radiation Budget Data Set - November 1978 to October 1985. NASA Ref . Publ . 1186. [Атлас широким полем зрения уходящего длинноволнового излучения Земли по наблюдениям Нимбус 7 / набор данных радиационного баланса Земли – с Ноября 1978 по Октябрь 1985. Справочное издание НАСА № 1186]. NASA , Aug . 1987. 174 p.
6. Smith G.L., Rutan D., Bess T.D. Atlas of Albedo and Absorbed Solar Radiation Derived from Nimbus 6 / Earth Radiation Budget Data Set--July 1975 to May 1978. NASA Ref . Publ . 1230 [Атлас альбедо и поглощенной солнечной радиации по наблюдениям Нимбус 6 / набор данных радиационного баланса Земли – с Июля 1975 по Май 1978. Справочное издание НАСА № 1230]. NASA, 1990. 86 p .
7. Bess T.D., Smith G.L. Atlas of Wide-Field-of-View Outgoing Longwave Radiation Derived from Nimbus 7 / Earth Radiation Budget Data Set – November 1985 to October 1987. NASA Ref . Publ . 1261 [Атлас широким полем зрения уходящего длинноволнового излучения Земли по наблюдениям Нимбус 7 / набор данных радиационного баланса Земли – с Ноября 1985 по Октябрь 1987. Справочное издание НАСА № 1261]. NASA , June 1991. 52 p.
8. Smith G.L., Rutan D., Bess T.D. Atlas of Albedo and Absorbed Solar Radiation Derived from Nimbus 7 / Earth Radiation Budget Data Set - November 1985 to October 1987. NASA Ref . Publ . 1281 [Атлас альбедо и поглощенной солнечной радиации по наблюдениям Нимбус 7 / набор данных радиационного баланса Земли - с Ноября 1985 по Октябрь 1987. Справочное издание НАСА № 1281]. NASA , 1992. 58 p .
9. Семенова H.B. Уходящая коротковолновая радиация и альбедо на верхней границе атмосферы по наблюдениям с гелиосинхронного ИСЗ «Ресурс-01» № 4: дис. … канд. геогр. наук. Саратов, 2003. 158 с.
10. Фомина Н.В. Глобальное распределение составляющих радиационного баланса Земли по данным ИСЗ России и США: дис. … канд. геогр. наук. Саратов, 2009. 150 с.
11. GilmorD.G., ed. SpacecraftThermalControlHandbook [Руководство по терморегулированию космических аппаратов]. Vol. 1. ElSegundo, California: AerospacePress, 2002. 836 p.
12. Комарова M.A. Температурные условия на корпусе узлового модуля на этапе автономного полета к международной космической станции // Известия РАН. Энергетика. 2012. № 2. С. 23-30.
13. Andrew D. W., Scott Е . P. Issues and Implications of the Thermal Control System on the «Six Day Spacecraft» [ Проблемы и последствия теплового управления « шестидневного космического аппарата »] // AIAA - 4th Responsive Space Conference. Los Ang. CA, April 2006. Art. no. AIAA - RS 4-2006-6001. 14 p .
14. Narayana K.B., Reddy V.V. Thermal design and performance of HAMSAT [Тепловойдизайнипроизводительность HAMSAT] // Acta Astronautica. 2007. Vol. 60, iss. 1. P. 7-16.
15. Moffitt B. Predictive thermal analysis of the combat sentinel satellite [Интеллектуальныйтермическийанализбоевогоспутника-разведчика] // 16th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, Aug. 2002. 12 p. Available at:http://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2002/all2002/38/, accessed 30.01.2015.
16. Зигель P ., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением: пер. с англ. М .: Мир , 1975. 936 с . [Siegel R., Howell J.R. Thermal Radiation Heat Transfer. New York: McGraw Hill, 1972.]
17. Karam R.М. Satellite Thermal Control for System Engineer [Терморегулированиеспутникадлясистемногоинженера]. American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1998. 280 p.
18. Martinez I. Spacecraft thermal control. Set of lectures on the fundamentals of Spacecraft Thermal Control (STC) [ Терморегулирование космического корабля . Лекции по основам терморегулирования космического аппарата ]. 2013. 34 p. // Departamento de Motopropulsión y Termofluidodinámica: website. Available at:http://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/, accessed 19.01.2015.