CALCULATION METHODS FOR IRRADIANCE COEFFICIENTS OF CYLINDRICAL SPACE OBJECT BY THE EARTH RADIATION

A. M. Dzitoev, S. I. Hankov


Read the full article 

Abstract

The paper deals with approximate calculation methods for effective irradiance coefficients of cylindrical form space object typical for external cases of space telescopes and fragments of spacecrafts as well. There are no analytical calculation methods nowadays for integrated and effective irradiance coefficients for space objects of such configuration. Integrated irradiance coefficients define the average thermal balance on a cylindrical surface and effective ones – all over the cylinder surface taking into account its butt ends. Calculations of effective coefficients for space objects irradiance by the Earth radiation are necessary for definition of the major component of power balance – the specific power of the Earth inherent thermal radiation. Such calculations are used for determination of average temperatures of space objects. The technique is based on generalization and approximation of results for numerical calculations in the range of orbit height change from 200 km to 40000 km and also in all possible range of a tilt angle change of a cylinder axis. Uncertainties in mathematical model at small location deviations for cylinder axis from zenith-nadir line are shown. Errors of the approximate solution are analyzed during determination of integrated irradiance coefficient for a lateral cylindrical surface. The admissible total error of the received approximate solution was estimated at a temperature deviation of an object in the Earth shadow from its exact value. At the large ratios of the cylinder height to its diameter calculation, errors of integrated irradiance coefficient are maximum and can cause temperature error definitions in the Earth shadow up to 1,5 K. Errors of cylinder temperature calculation decrease with reduction of its height-to-diameter ratio. They have minimum values for a thin disk model. Temperatures calculation errors are considerably decreased for a case of cylindrical object location on the trajectory section illuminated by the Sun, and even more – at calculations of a non-stationary thermal mode. The offered calculation technique is rather accurate, simple and convenient for calculations.


Keywords: cylindrical form space object, irradiance coefficient of space object, specific thermal radiation flux of the Earth, space object thermal balance

References
1. Моделирование тепловых режимов космического аппарата и окружающей его среды / Под ред. Г.П. Петрова. М.: Машиностроение, 1971. 382 с.
2. Дубошин Г.Н. Небесная механика. Основные задачи и методы. М.: Наука, 1968. 800 с.
3. Чеботарев Г.А. Аналитические и численные методы небесной механики. М.–Л.: Наука, 1965. 367 с.
4. Смарт У.М. Небесная механика. М.: Мир, 1965. 502 с.
5. Keihl J.T., Trenberth K.E. Earth’s Annual Global Mean Energy Budget // Bull. Am. Meteorol. Soc. 1997. V. 78. N 2. P. 197–208.
6. Trenberth K.E., Fasullo J.T., Keihl J. Earth's global energy budget // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2009. V. 90. N 3. P. 311–323.
7. Дульнев Г.Н., Семяшкин Э.М. Теплообмен в радиоэлектронных аппаратах. Л.: Энергия, 1968. 360 с.
8. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергия, 1975. 488 с.
9. Уонг X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров: Справочник: Пер. с англ. М.: Атомиздат, 1979. 216 с.
10. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением: Пер. с англ. М.: Мир, 1975. 934 с.
11. Абдусаматов Х.И., Лаповок Е.В., Ханков С.И. Методы обеспечения термостабильности космического телескопа – солнечного лимбографа. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. 195 с.
12. Каменев А.А., Лаповок Е.В., Ханков С.И. Аналитические методы расчета тепловых режимов и харак- теристик собственного теплового излучения объектов в околоземном космическом пространстве. СПб: НТЦ им. Л.Т. Тучкова, 2006. 186 с.
13. Баёва Ю.В., Лаповок Е.В., Ханков С.И. Методика расчета нестационарных температур космического объекта, движущегося по эллиптической орбите // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 6 (88). С. 67–72.
14. Баёва Ю.В., Лаповок Е.В., Ханков С.И. Аналитическая методика расчета тепловых потоков в около- земном космическом пространстве, формирующих тепловой режим космических телескопов // Опти- ческий журнал. 2013. Т. 80. № 5. С. 30–37.
15. Баёва Ю.В., Лаповок Е.В., Ханков С.И. Метод поддержания заданного температурного диапазона кос- мического аппарата, движущегося по круговой орбите с заходом в тень Земли // Изв. вузов. Приборо- строение. 2013. Т. 56. № 7. С. 56–61.
16. Баёва Ю.В., Ханков С.И. Обеспечение термостабильности телескопа дистанционного зондирования Земли за счет выбора параметров бленды // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56. № 5. С. 76–79.
Copyright 2001-2017 ©
Scientific and Technical Journal
of Information Technologies, Mechanics and Optics.
All rights reserved.

Яндекс.Метрика