Тепловые потоки

В космическом пространстве КА подвергается тепловому воздействию. Корпускулярное излучение - потоки электрически заряженных частиц высокой энергии (ядер атомов химических элементов, электронов и протонов) солнечного или галактического происхождения.

В околоземном пространстве корпускулярное излучение наблюдается в виде солнечного ветра, солнечного и галактического космического излучений и излучения радиационного пояса Земли.

Солнечный ветер - непрерывное радиальное истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство, содержит ~90% протонов, ~9% ядер гелия и 1% других более тяжелых ионов. В последнее время под солнечным ветром подразумевают измеряемый вблизи Земли поток частиц солнечного происхождения с энергией до 10^6 эВ.

Солнечное космическое излучение (СКИ) - интенсивные потоки частиц высокой (от 10^6 до 2*10^10 эВ) энергии, генерируемые Солнцем во время сильных вспышек. В состав СКИ входят в основном протоны, обнаружены также ядра с зарядом z>2 и электроны с >40 кэВ.

Сильные вспышки сравнительно редки и длятся не более суток, но в это время именно СКИ определяют радиационную обстановку в межпланетном пространстве.

Галактическое космическое излучение (ГКИ) - потоки частиц, возникающие вне пределов Солнечной системы и состоящие из ~94% протонов, ~5,5% ядер гелия и небольшого количества тяжелых ядер. Средняя энергия частиц ГКИ, наблюдаемых около Земли, составляет 10^10 эВ, причем энергия некоторых из них может достигать 10^20 эВ и выше, т.е. во много раз превосходит максимальную энергию, полученную на Земле с помощью ускорителей заряженных частиц. Поток частиц движется движется с релятивистскими (близкими к скорости света) скоростями. Его интенсивность практически одинакова во всех направлениях, увеличивается по мере удаления от Солнца.

По своей проникающей способности галактические космические лучи превосходят все другие виды излучений, кроме нейтрино.

Приборы, расположенные на КА, существенно влияют на температурный баланс.

Важное место в наземной отработке космических аппаратов занимает изучение их теплового режима. Жесткие весовые и энергетические ограничения заставляют конструкторов создавать системы терморегулирования без существенных запасов хладо - или теплопроизводительности. В этих условиях даже незначительные ошибки в тепловых расчетах могут привести к тому, что тепловой режим космического аппарата не будет выдержан в заданных пределах и вызовет выход из строя элементов бортовой аппаратуры.

Радиотехническая, фотографическая, энергетическая другая научная аппаратура, устанавливаемая внутри снаружи станции, потребует поддержания вполне определенной температуры. Большинство элементов современного авиационного и космического оборудования рассчитано на температуры от -60 до +50°С, но некоторые космические приборы нуждаются в еще более узком диапазоне температур.

Как показано на рис. 1, особенности теплового режима (даже в рамках допустимого диапазона) сильно влияют на надежность космического аппарата. Наименьшее число отказов наблюдается при нормальной, комнатной температуре. С ее понижением число отказов возрастает, становясь значительным при пониженных температурах и особенно большим при повышенных.

Рис. 1. Зависимость количества отказов приборов 11 космических аппаратов от окружающей температуры: 1 - комнатная температура; 2 - фаза перехода от максимально допустимой к минимально допустимой температуры приборов; 3 - минимально допустимая температура приборов; 4 - максимально допустимая температура приборов.

Солнце производит лучи в диапазоне от инфракрасного до жесткого ультрафиолетового излучения. Фоновое космическое излучение состоит из рентгеновских и гамма лучей, а также частиц высоких энергий.

Дата добавления: 2015-11-14