Когда в космосе жарко

Когда в космосе жарко

Режим работы спутника – сложного автономного робота – периодически меняется. Включаются и выключаются мощные электрические приборы, вращаются нагретые солнечные панели – источник переменного теплового облучения приборного отсека, иногда аппарат попадает в тень Земли. В таких сложных тепловых условиях система терморегулирования космического аппарата играет ключевую роль в обеспечении долговечности и эффективности его работы, ведь в космосе нет воздуха, благодаря которому в обычной жизни происходит теплообмен.

Для решения проблемы прецизионной термостабилизации систем космического корабля в новосибирском Институте теплофизики СО РАН были предложены гипертеплопроводящие панели, работающие на принципе переноса тепла при фазовом переходе «жидкость–пар». Они способны передавать тепло на порядки эффективнее традиционных материалов. Эти уникальные теплопроводящие устройства могут также с успехом использоваться в наземных приложениях, в частности в радиоэлектронике для повышения эффективности охлаждения процессоров в вычислительных машинах.

В 2012 г. первые образцы таких панелей в составе термостабилизированной платформы атомных часов будут тестироваться в космосе на спутнике «ГЛОНАСС-М»

Прошло немногим более полувека со дня запуска первого спутника, а космические технологии уже прочно вошли в нашу жизнь. Привычными стали регулярные полеты к МКС, космический туризм, спутниковая навигация и телевидение… Надежные космические аппараты нужны, как хорошие автомобили. Притом что на орбите нет станций технического обслуживания, обеспечение долговечности и эффективности работы всех элементов космического аппарата – главная задача разработчиков. Ключевую роль при этом играет система терморегулирования, ведь приборы, как и люди, нуждаются в «комфортной» температуре.

Одно из главных условий, гарантирующих надежность и долговечность сложного автономного робота, каким является спутник, – поддержание стабильного температурного режима работы всей бортовой аппаратуры. Эта задача далеко не проста, поскольку движущийся по орбите спутник находится в сложных и постоянно меняющихся тепловых условиях.

Режим работы самого аппарата периодически меняется: включаются и выключаются мощные электрические приборы, спутник заходит в тень Земли, вращаются нагретые солнечные панели, являющиеся источником переменного теплового облучения приборного отсека. В таких условиях задача обеспечения теплового режима работы каждого элемента космического аппарата возлагается на специальную систему терморегулирования. При этом сброс излишек тепла с аппарата осуществляется единственным способом – излучением в окружающее космическое пространство.

Обычная система терморегулирования космического аппарата включает в себя тепловые газожидкостные контуры, излучательные радиаторы, нагреватели, терморегулирующие покрытия и тепловые изоляторы. При этом важна правильная компоновка тепловыделяющих элементов, основанная на точном расчете тепловых режимов работы. После создания спутника система тщательно тестируется на земле, ведь в космосе уже ничего нельзя будет исправить.

Откуда энергия?

По мере развития космонавтики развивались и системы энергообеспечения космических аппаратов. Знаменитый первый спутник имел три батареи на основе серебряно-цинковых гальванических элементов, рассчитанные на 2–3 недели работы внутренней диагностической аппаратуры и двухчастотного радиопередатчика мощностью 1 Вт.

Сегодня в космической технике в качестве первичных источников используются солнечные батареи, химические источники тока, топливные элементы (ТЭ), радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ) и ядерные реакторы.