22. Уравнение теплового баланса ка. Расчет температуры бф.

КА получает тепло как от внутренних источников: приборов, агрегатов, энергоустановок, так и от внешних: - от прямого солнечного излучения;- отраженного от планеты; - собственного излучения планеты; - выделяющееся при столкновении аппарата с молекулами газа верхних слоев атмосферы планеты.

Если КА находится в термодинамическом равновесии с окружающим космическим пространством, то уравнение теплового баланса имеет вид: где Q_соб-энергия собственного излучения планеты; Q_внутр -суммарные внутренние тепловые потоки; Q_солн - прямой солнечный тепловой поток, падающий на поверхность КА; Q_отр - солнечная энергия, отраженная от планеты; Q_мол - тепловая энергия, выделяющаяся за счет столкновения поверхности КА с отдельными атомами и молекулами атмосферы планеты; Q_изл -тепло, излучаемое КА; A_s -коэффициент поглощения солнечной радиации; A_соб - коэффициент поглощения собственного излучения планеты.

Поглощение солнечной энергии панелью, находящейся в космическом пространстве (в случае если панель расположена перпендик. к солн. лучам), определяется следующим выражением: Q_погл = Е F _t. где F – площадь панели СБ (площадь "верхней" поверхности солнечной батареи и ее "нижней" поверхности также равны F), _t – коэффициент поглощения солнечного излучения фотоэлектрическими преобразователями, расположенными на "верхней" поверхности панели СБ. суммарное количество энергии, излучаемой панелью СБ, определяется Q_изл =  ₁ F T⁴ +  ₂F T⁴ где, ₁ ₂ –степень черноты верхней и нижней сторон панели солнечной батареи в инфракрасном диапазоне длин волн, Т – абсолютная температура панели СБ Теперь мы можем составить уравнение энергетического баланса панели СБ: поглощенная энергия Q_погл за вычетом излученной энергии Q_изл и произведенной СБ электрической энергии Q_эл равна нулю. Q_погл – Q_изл – Q_эл = 0. Коэффициент полезного действия солнечной батареи, , находится в диапазоне от 0.07 до 1. Тогда Е_солн F _t -  _b F T⁴ –  _t F T⁴ –  F Е_солн = 0 Решая полученное уравнение относительно температуры для худшего случая нагрева плоской панели солнечной батареи, получим: .

--------------------------------------------------------------

23. Общая схема охлаждения и термостабилизации ка. Вычисление внешней температуры ка

Упрощенная схема системы термостабилизации КА

Тепловая энергия может отражаться, поглощаться и проходить сквозь тело. Различают соответственно отражательную, поглощательную и пропускательную способность. Пропускательная способность для КА принимается равной нулю. Полное количество энергии, излучаемое абсолютно черным телом при данной температуре, определяется законом Стефана-Больцмана: гдe σ - постоянная в законе Стефана-Больцмана: С₀ - коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела. Для реальных тел, к которым относятся КА, интенсивность излучения определяется экспериментально. Вводится понятие относительной интенсивности излучения, ε_λ, По закону Кирхгофа относительная интенсивность излучения ε_λ является функцией длины волны и равна поглощательной способности тела A_λ на той же длине волны, т.е. ε_λ = A_λ. Если тело не является серым, ε ≠ A_λ, е является функцией температуры и функцией спектра той лучистой энергии, которая падает на тело. Это свойство используется для пассивного регулирования температуры КА, находящихся в космическом пространстве. можно подобрать поверхности КА с определенным законом изменения ε_λ =ƒ(λ), т.е. можно получать различные соотношения между коэффициентом поглощения солнечной радиации A_s и относительной излучательной способностью тела ε при нормальных температурах. Если на поверхность КА падает только солнечное излучение, а внутреннее тепловыделение отсутствует, то уравнение теплового баланса в этом случае имеет вид откуда можно определить температуру поверхности КА Видно, что при заданных солнечных тепловых потоках при отсутствии внутреннего тепловыделения, при заданной ориентации КА относительно Солнца температура поверхности КА полностью определяется только соотношением коэффициентов Имеется большой выбор покрытий, позволяющий обеспечить изменение этого соотношения в пределах 0,15...7,0