Обзор конструкций радиационных экранов космических обсерваторий. Реферат. Авиация и космонавтика.
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Обзор конструкций радиационных экранов космических обсерваторий
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
. Требования к радиационным экранам
.1 Радиационный экран инфракрасной обсерватории JWST
.2 Радиационный экран оптической обсерватории Gaia
.3 Радиационный экран обсерватории TPF-C
. Некоторые виды конструкций поддерживающих структур
радиационных экранов
Рефлекторы современных космических обсерваторий охлаждаются до криогенных
температур для снижения уровня внутренних шумов и повышения чувствительности
приемной аппаратуры. Охлаждение может быть как активным, с помощью различных
холодильных машин, так и пассивным, с помощью создания препятствий освещению
приемной аппаратуры прямым или отраженным солнечным излучением. Возможно также
комбинированное охлаждение.
Задачу создания тени, в которой работают приемные устройства
обсерваторий, решают радиационные экраны - комплекс устройств и механизмов для
снижения или значительного ослабления интенсивности прямой и отраженной
солнечной радиации в защищаемой области пространства.
Радиационные экраны, в зависимости от способа охлаждения, виду
экранируемой зоны, количества термоизолирующего слоев материала, раскрываемости
подразделяются на различные виды.
· с активно-охлаждаемым экраном,
· с частично-охлаждаемым экраном.
· со сферической охлаждаемой зоной (космический аппарат
полностью окружен экраном),
· с внутренней охлаждаемой зоной (защищается область внутри
незамкнутой системы экранов),
· с охлаждением одной стороны (защищается одна сторона
космического аппарата).
· экран неподвижно закреплен на корпусе,
· экран выполнен раскрывающимся из транспортного в рабочее
положение.
В настоящей работе рассматриваются конструкции современных или
перспективных обсерваторий оптического, инфракрасного и радиодиапазона
электромагнитных волн с неохлаждаемыми, одно- и многослойными раскрывающимися
радиационными экранами с внутренней охлаждаемой зоной. Так как габаритные
размеры рассматриваемых радиационных экранов достигают десятков метров, то это
позволяет отнести их к большим космическим конструкциям.
К радиационным экранам, как к любым устройствам и механизмам космических
аппаратов, предъявляются требования по снижению стоимости разработки,
изготовления, испытания, выведения, эксплуатации и утилизации, и,
соответственно, предъявляются требования по снижению массы, габаритных размеров
в транспортном положении и повышению надежности работы. Кроме того, к
радиационным экранам, как к большим космическим конструкциям, могут
предъявляться требования по обеспечению достаточно высоких первых частот
собственных колебаний. И, наконец, к радиационным экранам как к средствам
пассивной термоизоляции предъявляются требования по обеспечению температурного
режима, формы и размеров охлаждаемой области.
Удовлетворение этих противоречивых требований производится с помощью
оптимального конструирования радиационных экранов.
Рассматриваемые в настоящей работе радиационные экраны состоят из
следующих основных элементов:
· экранно-вакуумной теплоизоляции,
· раскрывающейся поддерживающей структуры,
Теоретически возможны самые разнообразные виды исполнения всех трех элементов,
поэтому сначала рассмотрим конструкции радиационных экранов современных и
перспективных космических обсерваторий, а затем некоторые варианты
конструктивных исполнений раскрывающейся поддерживающей структуры, как
основного элемента, обеспечивающего форму и размеры защищаемой зоны, а также
требуемые частоты собственных колебаний.
Проект создания космической инфракрасной обсерватории имени Джейма Вебба
(JWST), проводимый NASA - один из наиболее проработанных в
настоящее время. Обсерватория готовится к запуску в 2013 году. В настоящее
время системы космического аппарата спроектированы, производится их
изготовление и испытания. Среди прочих изготовлен и испытывается
технологический образец радиационного экрана.
Радиационный экран JWST
представляет собой в плане неправильный шестиугольник, состоящий из пяти слоев
теплоизолирующего материала (капрон, с напыленными слоями алюминия и кремния).
Роль несущего каркаса исполняют шесть раскладывающихся штанг и поддерживающие
тросы. Внешний вид обсерватории показан на рисунке 1.
Рисунок 1. Внешний вид космического телескопа им. Дж. Вебба.
Основные параметры радиационного экрана:
· габаритные размеры 32.8 м х 14.2 м,
· пять слоев термоизолирующего материала на основе капрона,
· первые пять собственных частот колебаний: 0.23 Гц, 0.32 Гц,
0.44 Гц и 0.54Гц,
· температура аппаратуры в защищаемой области: меньше 50К.
Схема устройства радиационного экрана и его основные параметры показаны
на рисунке 2.
Рисунок 2. Конструкция и основные параметры радиационного экрана
космического телескопа им. Дж. Вебба.
1. Передние поддерживающие штанги (2 шт.), 2. Боковые поддерживающие
штанги (2 шт.), 3. Задние поддерживающие штанги (2 шт.), 4. Пять слоев
термоизолирующего материала на поддерживающих тросах, 5. Концевые
поддерживающие штанги (6 шт.), 6. Первичная экранно-вакуумная теплоизоляция
Радиационный экран развертывается в следующей последовательности:
. Раскрытие первичной экранно-вакуумной теплоизоляции,
-4. Раскрытие задних поддерживающих штанг,
-6. Раскрытие передних поддерживающих штанг,
. Раскрытие концевых поддерживающих штанг и натяжение поддерживающих
штанг. Рабочее положение радиационного экрана.
Последовательность развертывания радиационного экрана показана на рисунке
3.
Рисунок 3. Последовательность развертывания радиационного экрана
Космическая обсерватория Gaia,
воздаваемая Европейским космическим агентством, в настоящее время находится на
этапе проектирования и отработки необходимых технологий. Так, в 2005 году было
проведено успешное испытание развертывания макета радиационного экрана.
Радиационный экран Gaia
представляет собой правильный двенадцатиугольник диаметром 11 м. Шесть секций
двенадцатиугольника выполнены несущими, состоящими из двух частей.
Теплоизолирующим материалом экрана является капрон с алюминиевым покрытием.
Экран состоит из двух слоев материала, разделенных промежутком в 130 мм.
Несущий каркас одной секции - квадратная в плане пластина у места крепления к
корпусу космического аппарата и Х-образная в плане поддерживающая конструкция.
Внешний вид обсерватории показан на рисунке 4.
Рисунок 4. Внешний вид обсерватории Gaia
Основные параметры радиационного экрана:
· два слоя термоизолирующего материала на основе капрона,
· первая частота собственных колебаний: не ниже 35 Гц,
· температура аппаратуры в защищаемой области: меньше 150 К.
Конструкция радиационного экрана показана на рисунке 5.
Рисунок 5. Радиационный экран обсерватории Gaia. Транспортное и рабочее положения. Показаны три
секции из двенадцати.
. Квадратные секции, 2. Х-образные поддерживающие конструкции,
. Несущие панели, 4. Неподкрепленные слои теплоизоляции.
Панели теплоизоляции начинают развертывать одновременно. В рабочем
положении панели фиксируются упорами. Последовательность развертывания показана
на рисунке 6.
Рисунок 6. Последовательность развертывания радиационного экрана
обсерватории Gaia.
Проект Terrestrial Planet Finder NASA предусматривает создание обсерваторий для поиска
землеподобных планет. В ходе проекта предполагается создать два вида
обсерваторий: TPF-C (коронограф) и TPF-I (интерферометр). В настоящее время в стадии активной
проработки находится обсерватория TPF-C. Среди прочих систем разрабатывается
система поддержания постоянной температуры зеркал телескопа, включающая в свой
состав радиационный экран.
Внешний вид обсерватории показан на рисунке 7.
Рисунок 7. Внешний вид обсерватории TPF-C
Конструкция обсерватории показана на рисунке 8.
Рисунок 8. Конструкция обсерватории TPF-C
Радиационный экран TPF-C
состоит из шести слоев термоизолирующего материала, образующих правильную
усеченную восьмигранную пирамиду, внутри которой помещен телескоп.
Поддерживающей конструкцией являются восемь раздвигающихся штанг, образующих
грани пирамиды.
В техническом описании проекта TPF-C сказано, что научная аппаратура обсерватории будет
работать при комнатной температуре, и поэтому радиационный экран предназначен в
данном случае не сколько для обеспечения охлаждения зеркал и детекторов
телескопа, сколько для выравнивания температурного поля в защищаемой области и
обеспечения его стационарности. К сожалению, в литературе нет подробной
информации об используемом термоизолирующем материале, размерах и массе
радиационного экрана.
.4 Радиационный экраны обсерваторий "Миллиметрон" и WMAP
Российский проект "Миллиметрон" предусматривает создание
обсерватории миллиметрового, субмиллиметрового и инфракрасного диапазонов длин
волн с активно-охлаждаемым телескопом диаметром 12 м. Кроме активного
охлаждения телескопа предусматривается пассивное охлаждение с помощью двух
радиационных экранов.
Конструкция обсерватории показана на рисунке 9.
Рисунок 9. Конструкция обсерватории проекта "Миллиметрон"
Какая-либо информация о конструкции радиационного экрана обсерватории
проекта "Миллиметрон" в доступной литературе отсутствует.
Космический аппарат WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) был запущен в 2003 году с целью изучении анизотропии
реликтового излучения. Основной научной аппаратурой WMAP является двухканальный радиометр. Для снижения уровня
помех приемные устройства радиометра защищаются радиационным экраном. Внешний
вид аппарата показан на рисунке 10.
Рисунок 10 . Внешний вид обсерватории WMAP
Конструкция аппарата показана на рисунке 11.
Рисунок 11. Конструкция обсерватории WMAP
Информация о конструкции радиационного экрана обсерватории WMAP в доступной литературе отсутствует.
Основным элементом радиационного экрана, обеспечивающим форму и размеры защищаемой
зоны, а также раскрываемость и требуемые частоты собственных колебаний,
является поддерживающая структура.
В разделе 2 настоящего реферата описаны конструкции поддерживающих
структур, использованные при проектировании современных и перспективных космических
обсерваторий. Однако в литературе описаны раскрывающиеся космические
конструкции, которые так же возможно использовать в качестве поддерживающих
структур.
В качестве примера рассмотрим два вида поддерживающих структур,
обеспечивающих сочетание высокого коэффициента укладки (отношения максимального
размера в рабочем положении к максимальному размеру в транспортном положении) и
низкой массы одной единицы площади: ферменные и "сворачиваемые"
(англ. furlable) конструкции.
Одним из примеров выпускаемых в России раскладывающихся ферменных
конструкций являются рефлекторы ОКБ МЭИ серий ТКСА и КТВРМ.
Для их лучших образцов обеспечивается коэффициент укладки порядка 10 и
массы 1 кв. м поверхности на уровне 1 кг.
Внешний вид рефлектора ТКСА-6 во время наземных испытаний показан на
рисунке 12.
Рисунок 12. Внешний вид рефлектора ТКСА-6
Принципиальная схема устройства ферменной конструкции показана на рисунке
13.
Рисунок 13. Принципиальная схема устройства ферменной конструкции
Сворачиваемые конструкции получили свое название, так как их несущие
элементы в транспортном положении плотно сворачиваются, тесно прилегая друг к
другу. Принципиальное устройство одного из видов сворачивающейся конструкции,
рефлектора космического аппарата ATS-6
показано на рисунке 14.
Рисунок 14. Принципиальное устройство рефлектора ATS-6
радиационный экран обсерватория оптический
Рефлектор ATS-6 имеет
диаметр 9.1 м, массу 60 кг, коэффициент укладки 4.6 и 1 кв. м поверхности имеет
массу 0.92 кг. Внешний вид рефлектора ATS-6 в развернутом положении показан на рисунке 15.
Рисунок 15. Внешний вид рефлектора ATS-6 в развернутом положении
Кроме рефлектора ATS-6
разработаны другие виды сворачивающихся конструкций, ссылки на которые даны в
списке использованных источников. К сожалению, по этим конструкциям нет данных
о массе, максимально возможных размерах и других параметрах.
. James Webb Space Telescope Site. http://jwst.gsfc.nasa.gov/about.html
. James Webb Space Telescope Project. Mission
Operations Concept Document2, 2004.
http://docdb.fnal.gov/CMS/DocDB/0004/000498/001/Mission_Ops_Concept.pdf
. JWST Project Status for the CAA, May 2006.
http://www7.nationalacademies.org/bpa/CAA_May2006_Presentations_Sabelhaus.pdf
. Gaia site. http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=26
. Mechanisms for Gaia Deployable sunshield, E.
Urgoiti, G. Migliorero, 11the ESMATS Symposium
. GAIA: THE SATELLITE AND PAYLOAD, Oscar Pace,
European Space Agency, ESA-ESTEC.C
. TPF-C site.
http://planetquest.jpl.nasa.gov/TPF/tpf_index.cfm
. Technology Plan for the Terrestrial Planet Finder
Coronagraph, JPL Publication 05-8,
http://planetquest.jpl.nasa.gov/TPF/TPF-CTechPlan.pdf
. Terrestrial Planet Finder Coronagraph Science and
Technology Definition Team (STDT) Report, JPL Document D-34923,
http://planetquest.jpl.nasa.gov/TPF/STDT_Report_Final_Ex2FF86A.pdf
Похожие работы на - Обзор конструкций радиационных экранов космических обсерваторий Реферат. Авиация и космонавтика.
Практическая Работа План Солнечной Системы
Реферат: Литература - Фармакология (препараты, влияющие на свертывающую систему крови)
Выполнение Контрольных Работ На Заказ Новосибирск
Контрольная работа по теме Анализ безопасности рабочего места
Технико Экономическое Обоснование Создания Нового Предприятия
Дипломная работа по теме Законодательно-правовые аспекты функционирования специальных экономических зон в Украине
Контрольная работа: Государство как основной объект политической системы общества. Социальный прогресс
Руденко Курсовое Проектирование Грузоподъемных Машин
Экономическая Интеграция Реферат
Реферат: Судово-облікова експертиза
Реферат по теме Пасха – самый великий и загадочный праздник
Реферат по теме Роль бессознательного в понятии сознания
Курсовая работа по теме Фотометр фотоэлектрический КФК-3-01
Геометрия Контрольная Работа Сумма Углов Треугольника
Эссе По Теме Общество
Реферат На Тему Социально-Политическая Элита Гражданского Общества
Курсовая Работа На Тему Анализ Использования Фонда Оплаты Труда Спк "Солонцы"
Дипломная Работа На Тему Англоязычные Заимствования В Современном Русском Языке (На Примере Сми)
Контрольная работа по теме Потомки А.С. Пушкина в Беларуси (тезисы)
Реферат по теме Изучение способов измерения пороков круглых лесоматериалов и пиломатериалов
Реферат: Текст в тексте
Курсовая работа: Проектирование состава асфальтобетона
Реферат: Производство по пересмотру судебных постановлений в порядке надзора и производство о возобновлении дел по вновь открывшимся обстоятельствам в хозяйственном суде Республики Беларусь