Analizy strukturalne i termiczne systemów i podsystemów satelitarnych

Analizy strukturalne i termiczne systemów i podsystemów satelitarnych są składnikiem procesu projektowania i kwalifikacji ww. do pracy w warunkach kosmicznych. Analizy termiczne pozwalają na wyznaczenie rozkładu temperatury w rozważanym systemie i określenie, na podstawie wyników, optymalnych (pod względem termodynamicznym) parametrów konstrukcyjnych.

Ważną rolę w procesie wymiany ciepła w warunkach kosmicznych stanowi promieniowanie cieplne. W przeciwieństwie do aplikacji ziemskich, radiacja musi być brana pod uwagę nawet w niskich temperaturach. Poza koniecznością wykonywania analizy nieliniowej (wymiana ciepła poprzez promieniowanie zależy od ~T^4) satelity, a w związku z tym również ich podsystemy, nie są zazwyczaj w równowadze termodynamicznej ze względu na zmienny (związany z rotacją satelity) charakter środowiskowych strumieni ciepła. Powoduje to konieczność wykonywania analiz stanu nieustalonego (np. instrumenty CENA, SWIM, SIR 2 na misji Chandrayaan-1).

Satelity pracują często nie tylko na orbicie Ziemi lecz także blisko Słońca (misja Solar Orbiter oraz Bepi-Colombo) lub w ogromnej odległości od niego (misja Rosetta) skutkiem czego analizy termiczne muszą uwzględniać specyfikę dla danego zakresu temperatur. Dla przykładu analiza termiczna instrumentu STIX misji Solar Orbiter musiała uwzględniać własności materiału pracującego w temperaturze około 600degC podczas gdy urządzenie MUPUS będące w drodze do komety Chumurov-Garasimienko jest narażone na temperaturę otoczenia około -120 degC.

Wszystkie te elementy powodują, że rozwiązania techniczne zapewniające poprawność pracy w danym środowisku muszą być bardzo dokładnie przeanalizowane i przetestowane. Skutkiem dużego nakładu pracy powstają urządzenia wyrafinowane i inżyniersko "piękne."

Projekty:

CENA/ENA/SWIM/SIR 2
Bepi-Colombo (analiza termiczna)
MUPUS
STIX Solar Orbiter (analiza termiczna)