Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Проектирование системы обеспечения теплового режима модуля аккумуляторных батарей наноспутника формата CubeSat

Авторы

Е.А. Болтов, Н.А. Елисов, А.А. Кумарин, И.А. Ломака, С.В. Шафран

Организация

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева
г. Самара, Российская Федерация

Аннотация

Одной из наиболее критичных систем наноспутника является система энергопитания, а аккумуляторные батареи, входящие в ее состав, подвержены существенному температурному влиянию. Поэтому для повышения эффективности системы энергопитания и повышения срока службы аккумуляторов требуется использовать систему обеспечения теплового режима. В работе предложен подход к проектированию системы обеспечения теплового режима модуля аккумуляторных батарей наноспутника. Подход состоит из двух этапов. На первом этапе проводится серия термовакуумных испытаний системы. В рамках испытаний оцениваются термодинамические свойства элементов системы энергопитания (удельная теплоемкость и теплопроводность). Оценка происходит по результатам обработки выборок измерений температуры отдельных элементов системы. Параметром согласования полученного решения является значение степени черноты компонентов. На втором этапе оценивается охлаждение блока аккумуляторных батарей при полете наноспутника на теневом участке орбиты. При оценке учитываются термодинамические параметры компонентов системы, полученные экспериментально. Таким образом, была проведена оценка «сверху» излучаемой мощности системы энергопитания. На основе экспериментальных и расчетных данных была проведена оценка достаточности выбранной мощности нагревателя блока аккумуляторных батарей. В статье приводится экспериментальная отработка предложенного подхода, используемые математические модели и эквивалентные схемы расчета модуля аккумуляторных батарей.

Ключевые слова

наноспутник, CubeSat, тепловая модель, система обеспечения теплового режима, бортовая система

Список литературы

[1] Villela T., Costa C. A., Brandao A. M., Bueno F. T., Leonardi R. Towards the thousandth CubeSat: a statistical overview // International Journal of Aerospace Engineering. 2019. vol. 2019. pp. 1–13.

[2] Santilli G., Vendittozzi C., Cappelletti C., Battistini S., Gessini P. CubeSat constellations for disaster management in remote areas // Acta Astronautica. 2018. vol. 145. pp. 11–17.

[3] Mughal M. R., Praks J., Vainio R., Janhunen P., Envall J., Nasila A., Oleynik P., Niemela P., Nyman S., Slavinskis A., Gieseler J., Jovanovic N., Riwanto B., Toivanen P., Leppinen H., Tikka T., Punkkinen A., Punkkinen R., Hedman H.-P., Lill J.-O., Slotte J. M. K. Aalto-1, multi-payload CubeSat: In-orbit results and lessons learned // Acta Astronautica. 2021. vol. 187. pp. 557–568.

[4] Chernyshov A. A., Chugunin D. V., Mogilevsky M. M., Petrukovich A. A. Studies of the ionosphere using radiophysical methods on ultra-small spacecrafts // Acta Astronautica. 2020. vol. 167. pp. 455–459.

[5] Korepanov V. Possibility to detect earthquake precursors using cubesats // Acta Astronautica. 2016. vol. 128. pp. 203–209.

[6] Pirat C., Richard-Noca R., Paccolat C., Belloni F., Wiesendanger R., Courtney D., Walker R., Gass V. Mission design and GNC for In-Orbit Demonstration of Active Debris Removal technologies with CubeSats // Acta Astronautica. 2017. vol. 130. pp. 114–127.

[7] Rossi S., Ivanov A., Richards M., Gass V. The swisscube's technologies results after four years of flight // Proceedings of the International Astronautical Congress. 2013. vol. 2018.

[8] Kompella M., Kaarthik R. S., Priyadarshnam H. Parallel operation of battery chargers in small satellite electrical power systems // IEEE 16th India Council International Conference (INDICON). 2019. pp. 1–4.

[9] Ahmad M. F., Matisa N. A., Lim W. H., Ang K. M. Differential evolution: A recent review based on state-of-the-art works // Alexandria Engineering Journal. 2022. vol. 61. pp. 3831–3872.

[10] Civicioglu P., Besdok E. Bezier Search Differential Evolution Algorithm for numerical function optimization: A comparative study with CRMLSP, MVO, WA, SHADE and LSHADE // Expert Systems with Applications. 2021. vol. 165.

Цитирование данной статьи

Болтов Е.А., Елисов Н.А., Кумарин А.А., Ломака И.А., Шафран С.В. Проектирование системы обеспечения теплового режима модуля аккумуляторных батарей наноспутника формата CubeSat // Космические аппараты и технологии. 2022. Т. 6. № 1. С. 29-37. doi: 10.26732/j.st.2022.1.04

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.