Thermal

Das Themal Subsystem hat die Aufgabe, den Satelliten MOVE in einem lebensfähigen Temperaturbereich zu halten. Hierzu werden Heizer, Isolationen und Oberflächenfarben verwendet.

Für einen Satelliten im Orbit ist Wärmeaustausch mittels Strahlung maßgeblich. Innerhalb eines Flugkörpers, mit fehlender Innenatmosphäre, herrscht Konduktivität als Wärmeaustauschmechanismus vor.

Die Strahlungseinflüsse gliedern sich in direkte Sonneneinstrahlung, Albedostrahlung (von der Erde reflektierte Sonnenstrahlung), Infrarotstrahlung von der Erde und Abstrahlung in den kalten Weltraum. Dabei entsteht ein Temperaturgleichgewicht zwischen Ab- und Einstrahlung, dass über Absorbtions- und Emissionsfaktoren verschiedener Materialien in unterschiedlichen Farben gesteuert werden kann.

Die meisten künstlichen Himmelskörper durchlaufen während eines Orbits eine sogenannte Sonnen- und eine Schattenphase. Diese Phasen sind je nach Orbit unterschiedlich lang, wobei der Satellit in der Schattenphase abkühlt und in der Sonnenphase aufgeheizt wird. Für den Satelliten MOVE wurden verschiedene Orbits, sowie Oberflächenfarben untersucht ohne zusätzliche Heizer im Modell zu verwenden (passives Thermalsystem).

Für MOVE wurden kritische Komponenten identifiziert. Bei der limitierenden Komponente handelt es sich um die Li-Batterie, die in einem Temperaturbereich von -15°C bis +35°C, plus ein Sicherheitspuffer von +/-5°C, gehalten werden muss. Dies entspräche folglich -10°C bis +30°C, oder 263K bis 303K. Es wird ersichtlich, dass bei einem SSO-Orbit von 600km Höhe schwarze Farbe der weißen vorzuziehen wäre.

Als weitere kritische Komponenten würden das Batterieequipment (243K – 318K) und das EPS Board (233K – 353K) folgen.

Für das Voranschreiten im Projekt, wurde das AutoCAD Tool Thermal Desktop von C&R Technologies, für genauere Analysen des thermalen Verhaltens erworben. Hiermit wird es möglich sein, mittels finiter Elemente Verfahren und Monte-Carlo-Algorithem, genaue Aussagen hinsichtlich Temperatureigenschaften, in möglichen Orbits, zu treffen.

MOVE in der TV-Kammer am Max-Planck Institut

MLI Box zur Isolierung der Batterie

by Hendrik Ulfers