Thermal modes of space objects with high thermal inertia

Abstract

Предложена методика расчета температур изотермических космических объек-тов сферической формы с высокой термической инерцией, движущихся по эл-липтическим орбитам в плоскости терминатора. Определен критерий, по кото-рому космический объект может быть отнесен к классу объектов с большой термической инерцией. Для указанных объектов установлены характерные раз-меры, определяющие величину полной теплоемкости и, соответственно, посто-янной термической инерции. Показана возможность замены в математической модели данных объектов реальной эллиптической орбиты эквивалентной кру-говой орбитой, что позволяет практически без потери точности заменять расче-ты нестационарных температур тяжелых космических объектов расчетами их стационарных температур. При этом решение дифференциального уравнения заменяется решением алгебраического уравнения. В результате исследований получены достаточно точные значения высоты эквивалентных круговых орбит в зависимости от высоты апогея исходной эллиптической орбиты.Ключевые слова: космический объект, коэффициент облученности, тепловой баланс объектов в околоземном космическом пространстве, тепловое излуче-ние Земли, термическая инерция космического объекта Введение. Изучение закономерностей формирования тепловых режимов космических объектов (далее -объектов), в том числе космических аппаратов (КА), является актуальным направлением исследований [1][2][3][4]. Наиболее общие закономерности выявляются на основе анализа энергетических балансов и тепловых режимов объектов канонических конфигура-ций, среди которых наиболее простыми для расчетов и обобщений являются объекты сфери-ческой формы [5][6][7][8][9][10]. В работах [5-16] подробно исследованы тепловые режимы тонко-стенных оболочечных космических объектов. К этому классу можно отнести объекты, постоянная термической инерции которых значительно меньше периода обращения объекта вокруг Земли. Динамика изменения температур таких объектов определяется изменением внешних тепловых воздействий при их движении по заданной траектории.В настоящей статье представлены результаты исследований космических объектов, об-ладающих малой и высокой термической инерцией, а также исследования закономерностей изменения температур массивных объектов с большой теплоемкостью. Особенностью по-следних является высокая термическая инерция, сопоставимая с периодом обращения объек-та вокруг Земли.