¿Cómo se diseñan las naves espaciales para evitar el sobrecalentamiento?

Los puntos clave en el diseño térmico de los satélites, que envuelve “para evitar el sobrecalentamiento” son:

1. Tenga un diseño que tenga específicamente un camino de pérdida de calor, esto por definición tiene que ser un camino de alta conductancia en lugar de un aislante. Considere que si un artículo tiene dos caminos similares, que difieren solo debido a las propiedades inciertas del material, puede ser muy difícil saber cuál dominará en cualquier situación.

2. El camino de alta conductancia debe aplicarse en cada paso desde la fuente de calor hasta el vacío del espacio:

• componentes unidos a la placa de circuito con adhesivo termoconductor,
• trayectorias laterales cortas en placas de circuito,
• piso engrosado de las cajas electrónicas (permite la difusión del calor para un mayor acceso al espacio del radiador)
• relleno de interfaz entre la caja del equipo y el panel,
• vista directa del panel del espacio con baja incidencia solar Y/O red de tuberías de calor en el panel Y/O acabado de espejo en el exterior del panel si no se puede evitar la incidencia solar.

3. Los métodos para los pasos anteriores a menudo se eligen para minimizar la incertidumbre tanto como para su máximo rendimiento: es mucho menos doloroso tener un diseño ligeramente subóptimo que sabe que funcionará en lugar de preocuparse por las interfaces metal-metal. .

4. A partir de entonces, considere aislar las rutas de entrada solar directa. Nuevamente, haga esto a) para reducir la carga de calor yb) para mejorar la certeza en el espacio controlado.

5. Claramente, también habrá requisitos de temperatura mínima. Habrá compromisos en términos de rendimiento e incertidumbre para cumplir con los límites de frío y calor en todas las estaciones.

• desde una perspectiva de confiabilidad, considere los calentadores antes que los tubos de calor y los tubos de calor pasivos antes que los tubos de calor o las bombas.
• claramente hay otro compromiso en mantener la potencia del calentador dentro del rango disponible,
• Dado el interés en mantener bajas las incertidumbres, evite confiar demasiado en la masa térmica de los componentes. Claramente, para cambios repentinos como el eclipse, esto es importante, pero significa que ahora depende de una cadena de incertidumbres mucho más larga.

6. Garantía

• haga un modelo matemático térmico, haga que alguien más lo revise
• pruébelo en una cámara con muchos termopares y compare la prueba con el modelo, luego use esto para mejorar los enlaces del modelo

Hay muchas formas de controlar la temperatura de un satélite y la distribución del calor dentro de un satélite. A menudo se envuelven en aislamiento multicapa , lo que les da su típico brillo dorado, o se aplican otros tratamientos superficiales como pintura blanca. Otras medidas incluyen persianas retráctiles, orientando el satélite de una manera específica hacia el sol, tubos de calor/puentes de calor y radiadores.

Estas son solo algunas de las herramientas que utilizan los analistas térmicos profesionales en el diseño de satélites para mantener los componentes críticos dentro de sus respectivas temperaturas de funcionamiento. Por lo general, lo más importante es que las baterías deben mantenerse dentro de unas pocas decenas de grados (C) en todo momento.

También se refirió brevemente a las partículas magnéticas, que son desviadas por el campo magnético de la Tierra, pero ese es otro tema, porque las partículas no provocan una cantidad significativa de flujo de calor adicional en las naves espaciales.