W ogólnym przypadku „statku kosmicznego” oznaczającego dowolnego satelitę, załogowego lub innego, lub wyższego stopnia hierarchia kontroli termicznej wygląda następująco:

Systemy pasywne

• materiały wybrane ze względu na wykończenie radiacyjne (farba, lustra itp.)
• materiały wybrane ze względu na przewodnictwo stałe lub właściwości izolacyjne (okładziny aluminiowe na panelach o strukturze plastra miodu, wypełniacz powierzchniowy, przekładki CFRP jako izolatory )
• aluminiowany mylar lub kapton materiał na koc łączący powyższe właściwości (dziesięć warstw z przekładkami z dakronu w celu zmniejszenia promieniowania)

Systemy aktywne

• grzejniki elektryczne (niektórzy twierdzą, że są tak proste, że liczą się jako pasywne)

• proste rurki cieplne (znowu niektórzy twierdzą, że są pasywne)

• rurki cieplne z pętlą

• pętle płynów pompowane mechanicznie

• Więcej specjalistyczne elementy (żaluzje, chłodnice stirlingowe)

Proste rurki cieplne i pętlowe rury cieplne to dwufazowe systemy płynów, w których ciepło powoduje parowanie i zwiększanie ciśnienia cieczy do gazu, co z kolei powoduje przepływ płynu z części gorących do zimnych. Geometria jest tak ustawiona, że ​​płyn skrapla się, czyli traci ciepło, do zewnętrznego grzejnika. Natomiast pompa napędzana mechanicznie nie musi być dwufazowa i zapewnia operatorowi większą kontrolę nad wydajnością wymiany ciepła, jaką ma w danym czasie.

EDYTUJ Moc napędowa pompy ciepła pochodzi z ciepła, które ma być transportowane z punktu rozproszenia mocy w ładunku do stosunkowo chłodnej powierzchni chłodnicy, która może widzieć głęboko przestrzeń. Chodzi o to, że na jednym końcu rurki cieplnej jest cieplej niż na drugim. Zwiększone ciśnienie gazu na gorącym końcu rury rozprzestrzenia się na zimny koniec, powodując przenoszenie masy w fazie gazowej. Rolą napięcia powierzchniowego lub działania kapilarnego jest wyrównanie kształtów menisku poprzez przeniesienie cieczy w rowkach z zimnego końca z powrotem do gorącego końca.

Proste rurki cieplne nie działają dobrze w przypadku przyspieszenia. Oznacza to, że podczas pracy na orbicie muszą zostać przetestowane na Ziemi w pozycji poziomej. Niektóre pętlowe rurki cieplne, które są bardziej złożoną konstrukcją, mogą działać przeciwko przyspieszeniu 1 g.

Synteza

Zwykle projekt elementu wyposażenia albo cały satelita będzie identyfikował elementy rozpraszające moc, a następnie wybierał główną ścieżkę strat ciepła, która jest specjalnie zaprojektowana tak, aby miała dobrze znane właściwości.

Przykładem projektu pasywnego może być wykończenie elementów we wnękach wewnętrznych farbą, tak aby uzyskać powierzchnię o wysokiej emisyjności, a tym samym stworzyć quasi-izotermiczną wnękę poprzez wydajną wymianę promieniowania. Ściany wnęki mogą być aluminiową skrzynką lub płytą o strukturze plastra miodu z gęstą wewnętrzną siatką. Szczególnie mocno rozpraszające elementy byłyby montowane bezpośrednio na ścianach zewnętrznych, wewnątrz lub na zewnątrz. Zewnętrzna część plastra miodu może zostać pokryta białą farbą lub osadzonym próżniowo aluminium lub lusterkami o drugiej powierzchni.

Jeśli rozpraszana moc jest zbyt duża, projekt może następnie przejść do systemu opartego na płynie. Rury cieplne są szeroko stosowane w satelitach geostacjonarnych dużej mocy do rozprowadzania ciepła w zewnętrznej ścianie, a tym samym do najlepszego wykorzystania powierzchni grzejnika. Rury cieplne z pętlą są używane tam, gdzie zapotrzebowanie jest największe. Pompy napędzane mechanicznie są używane w niektórych sytuacjach bezzałogowych, ale wydaje mi się, że są one bardziej cechą systemów załogowych.

Podobnie jak w zwykłej lodówce.

Istnieje ciecz robocza o niskiej temperaturze parowania (poniżej temperatury pokojowej) - np. amoniak. Przepływając przez szczelne rury w grzejnikach urządzeń i maszynach cyrkulacyjnych powietrza odparowuje, pochłaniając ciepło z otoczenia, odparowując przy tym. Następnie jest pompowana do paneli grzejników - duże konstrukcje na zewnątrz statku kosmicznego, zamontowane na obrotowych mocowaniach, obracające się w taki sposób, że wąska krawędź jest skierowana na Słońce, pochłaniając najmniejszą ilość ciepła słonecznego, a duże powierzchnie skierowane są w głąb przestrzeni, emitując ciepło. Opary oddają ciepło i skraplają się z powrotem w ciecz, aby powrócić do grzejników wewnątrz jednostki.

Może to działać przy minimalnej różnicy ciśnień i tylko przy cieple kondensacji i parowania (bezpieczniejsze, ale mniej wydajne), lub może zostać zwiększone przez dodatkowe ciśnienie: płyn roboczy ma jeszcze niższą temperaturę parowania przy ciśnieniu otoczenia, ale może zostać skroplony przez umiarkowane ciśnienie. Para wpompowana do grzejników przez mocniejszą pompę skrapla się pod wpływem wysokiego ciśnienia; który dodatkowo go podgrzewa; dodatkowe ciepło jest emitowane. Następnie wewnątrz statku grzejniki pochłaniające ciepło zawierają dysze, w których uwalniane jest ciśnienie - proces dekompresji połączony z parowaniem pobiera znacznie więcej ciepła z otoczenia niż samo odparowanie.