Моделирование радиационных свойств космического пространства.

“Холод “ и “черноту” космоса моделируют с помощью экранов, охватывающих рабочий объем установки и охлаждаемых до низких температур криогенными хладоносителями. Эти же экраны выполняют и функцию крионасосов основной откачки вакуумной камеры. На экраны наносится покрытие, обладающее высоким значением поглощательной способности во всем диапазоне спектра теплового излучения. Считается, например в [3,8,9], что моделирование “холодного” (т.е. практически ничего не излучающего космического пространства) может осуществляться с удовлетворительной точностью с помощью охлаждаемых до температур кипящего азота экранов ( ). Однако конструктивные особенности экранов могут явиться источником существенных погрешностей моделирования. Экраны, как правило, выполняются в виде оребренных каналов. Вследствие этого участки оребрения, наиболее удаленные от каналов, по которым циркулирует хладоноситель, могут иметь температуры, существенно превышающие температуру кипящего азота. Из-за этого радиационная температура экрана в целом может значительно превышать температуру хладоносителя и экраны могут явиться источником заметного фонового излучения. Данное обстоятельство необходимо учитывать при анализе результатов экспериментов и при переносе их на натуру.

Для моделирования “черноты” космического пространства (идеальных поглощательных его свойств) на экраны наносятся покрытия, обладающие максимально возможной степенью черноты и поглощательной способностью по отношению к излучению, моделирующему солнечное излучение. Однако возможности всех имеющихся покрытий ограничены в этом отношении. Ни одно из покрытий не имеет степень черноты ( ) и поглощательную способность по отношению к солнечному излучению ( ) выше величины . За счет придания экранам макрошероховатости поглощательную способность экранов можно поднять и до величины . Под макрошероховатостью здесь понимаются различные конструктивные решения по приданию экранам свойств модели абсолютно черного тела. Для этого можно, например, на достаточно толстой стенке экрана создать шероховатости в виде канавок трапециевидного, треугольного, прямоугольного профиля, можно выполнить экраны в виде решеток, открытых сотовых конструкций и т.д. Но в процессе работы тепловакуумной установки из-за образования на экранах криоосадка поглощательная способность экранов может существенно снизиться (до величины 0,9 и даже ниже). Следовательно, достаточно точное моделирование идеальных поглощательных свойств космического пространства для всех возможных случаев – задача практически невыполнимая. Экраны тепловакуумной установки должны иметь максимально достижимую поглощательную способность, например, величину порядка 0,97 – 0,98. А в каждом конкретном случае (для каждого объекта) необходимо тщательное изучение вопроса о благоприятном, в известном смысле, расположении объекта в камере и о режиме работы имитатора Солнца (о размерах “солнечного пятна”, если есть возможность регулирования его размеров). Кроме того, в ряде случаев целесообразно пойти на изменение облицовочного материала матов экранно-вакуумной изоляции или на изменения покрытий наружных поверхностей с целью уменьшения отношения тех частей испытуемого объекта, которые не подвергаются воздействию прямого и отраженного от планеты солнечного излучения.

Лекции N 10 и 11

Тема лекции: Воспроизведение в экспериментальных установках влияния солнечного излучения и излучения планет на тепловое состояние КА.