Ar voleliu dengtos didelio atspindžio aliuminio plokštės gali sumažinti LEO palydovų paleidimo išlaidas?

Spartus Žemos Žemės orbitos (LEO) megažvaigždynų plėtimasis, apimantis palydovinį internetą, klimato stebėjimą ir orbitinės gynybos tinklus, pakeitė kosminės įrangos gamybą nuo pagal užsakymą pagamintos aviacijos ir kosmoso gamybos prie didelės apimties pramoninės gamybos. Palydovinių operatorių ir žvaigždynų paleidimo kaina yra tiesiogiai proporcinga naudingo krovinio masei ir tūriui . Kiekvienas pašalintas naudingojo krovinio konstrukcinės masės kilogramas tiesiogiai paverčia mažesnius nešančiųjų raketų reikalavimus arba padidina pajamas generuojančios elektronikos pajėgumus.

Dengtos voleliu didelio atspindžio aliuminio plokštės ( 3000 ir 5000 serijų aliuminio lydiniai, padengti specializuotomis didelio atspindžio, kosmoso fluoropolimero arba neorganinės keramikos dangomis ) yra tinkamas būdas sumažinti LEO palydovo paleidimo išlaidas. Pakeisdami sunkias daugiasluoksnes izoliacijos (MLI) antklodes, rankomis taikomus optinius saulės atšvaitus (OSR) ir sunkias kompozicines pagrindines konstrukcijas ištisiniais, itin lengvais ritininiu būdu dengtais lakštais, palydovų inžinieriai sutaupo daug masės, pagreitina surinkimo laiką ir pasyvią šilumos kontrolę.

Naudingos apkrovos masės ir kainos tiesioginis santykis

Techninės įrangos paleidimas į LEO (aukštis nuo 300 km iki 1 200 km) reikalauja didelių paleidimo išlaidų vienam kilogramui. Sumažinus antrinių gaubtų, šiluminių ekranų ir važiuoklės plokščių konstrukcinį sausą svorį, gaunama tiesioginė finansinė nauda:

Masės ir orbitos santykis: Sutaupius 10–20 kg vienam palydovui 500 palydovų žvaigždyne, tūkstančiai kilogramų sumažės paleidimo naudingoji apkrova, todėl operatoriai gali supakuoti daugiau palydovų į vieną raketos gaubtą.

Terminis šokas LEO orbitoje: LEO palydovai patiria greitus orbitos periodus (~ 90 minučių), 15 kartų per dieną slenka tarp stiprios saulės spinduliuotės (1 361 W/m²) ir gilios erdvės šalčio (-120°C iki +120°C).

Palyginimas: kvarcinis OSR / MLI Stack ir voleliu padengtas atspindintis aliuminio skydas

LEO palydovinės plokštės medžiagos

Toliau pateiktoje matricoje tradicinės palydovo paviršiaus šiluminės medžiagos palyginamos su voleliu dengtomis didelio atspindžio aliuminio plokštėmis:

Pagrindiniai profesionalūs erdvėlaivių optinių naudingųjų krovinių pranašumai

DUK

1 klausimas: kaip voleliu dengtos aliuminio plokštės sumažina palydovo paleidimo išlaidas?

A: voleliu dengtos aliuminio plokštės sumažina paleidimo sąnaudas, visų pirma sumažindamos masę. Sunkią daugiasluoksnę izoliaciją (MLI) ir stiklines OSR plyteles pakeitus lengvais iš anksto padengtais aliuminio lakštais, sumažėja bendra sausoji masė, sumažėja paleidimo išlaidos vienam palydovui arba vienoje nešančiųjų raketoje gali tilpti daugiau palydovų.

2 klausimas: ar ritininiu būdu padengtos dangos gali atlaikyti atominį deguonį (AO), esantį Žemos Žemės orbitoje?

A: Taip. Erdvinės klasės fluoropolimerai ir neorganinės keraminės dangos yra specialiai sukurtos taip, kad būtų atsparios atominiam deguonies skilimui ir didelio intensyvumo saulės ultravioletinių spindulių poveikiui, išlaikydamos struktūrinį ryšį ir optinį atspindį per 5–10 metų LEO misijos trukmę.

3 klausimas: ar danga įtrūksta arba pleiskanoja, kai aliuminio lakštas yra sulenktas arba štampuojamas?

A: Ne. Skirtingai nuo purškimo skystų dangų ar trapių stiklo plytelių, ištisinio rulono dangos kietėja aukštoje temperatūroje, o tai suteikia išskirtinį lankstumą (0T – 1T T formos lenkimo galimybė). Plokštės gali būti štampuojamos, lankstomos arba apdirbamos CNC būdu be įtrūkimų ar atsisluoksniavimo.

4 klausimas: kaip ritininiu būdu padengto aliuminio šiluminės charakteristikos skiriasi nuo tradicinių MLI antklodžių?

A: Nors MLI antklodės pasižymi daugiasluoksne izoliacija gilioje erdvėje, voleliu padengtos didelio atspindžio plokštės (aₛ < 0,15, ε > 0,85) pasižymi puikiu išoriniu saulės spindulių atmetimu ir tiesiogine struktūrine šilumos spinduliuote LEO, tuo pačiu pašalindamos dideles darbo sąnaudas ir MLI įrengimo masę.

5 klausimas: ar voleliu dengtos aliuminio plokštės atitinka NASA ir ESA švarių patalpų išmetimo standartus?

A: Taip. Erdvinės paskirties voleliu padengti aliuminio lakštai yra visiškai išbandyti ir sertifikuoti pagal ASTM E595 ir NASA SP-R-0022A standartus, atitinkančius bendro masės nuostolių (TML < 1,0 %) ir surinktų lakiųjų kondensuojamųjų medžiagų (CVCM < 0,01 %) reikalavimus.

Išvada

Norėdami maksimaliai sutaupyti paleidimo sąnaudas ir šilumines charakteristikas projektuojant LEO palydovines konstrukcijas su voleliu dengtu didelio atspindžio aliuminiu:

Pasirinkite didelio grynumo jūrų ir erdvėlaivių lydinius: naudokite 5052-H32 aliuminį pirminėms konstrukcinėms plokštėms, kurioms reikalingas didesnis takumo stiprumas ir atsparumas vibracijai, arba 3003-H14 lengviems antriniams šiluminiams skydams ir elektroniniams korpusams.

Įpareigoti mažos sugerties slenksčius (a ₛ < 0,15): reikalauti, kad dangų gamintojai pateiktų spektrinio atspindžio kreives, apimančias 250 n–2500 nm bangų ilgius, kad būtų patikrintas didelis saulės energijos atmetimas.

Vykdyti vakuuminio išmetamųjų dujų auditą (ASTM E595): reikalingas konkrečios serijos ASTM E595 sertifikatas, patvirtinantis CVCM < 0,01 %, kad būtų užtikrinta visiška naudingosios apkrovos optikos ir jautrios elektronikos sauga.