ISSN 0021-3454 (print version)
ISSN 2500-0381 (online version)
Menu

10
Issue
vol 62 / November, 2019
Article

DOI 10.17586/0021-3454-2019-62-2-156-162

UDC 528.8:536.33

CRITERIA OF ISOTHERMALITY OF SPACE OBJECTS ON THE EXAMPLE OF A HOLLOW CUBE IN THE EARTH SHADOW

A. M. Dzitoev
Military Space Academy n.a. A.F. Mozhaisky, Saint Petersburg, Russia;


Y. V. Lapovok
Military Space Academy n.a. A.F. Mozhaisky, Saint Petersburg, Russia; scientific researcher


M. M. Pen’kov
A. F. Mozhaisky Military Space Academy; Head of the Academy


S. I. Khankov
Military Space Academy n.a. A.F. Mozhaisky, Saint Petersburg, Russia; chief staff scientist


Abstract. A method for determining the conditions of maximum non-isothermality and total isothermality of a space object in the form of a hollow cube in the shadow of the Earth is proposed. The object has a shell structure with a constant wall thickness, and its base lies in the plane of the local horizon. Streams of own thermal radiation of the Earth is falling on the lower base surface and the side surface of the object. All external surfaces of the object emit thermal energy into space. In the inner cavity of the object, heat is exchanged between the internal surfaces by radiation. All internal and external surfaces of the object are assumed to be completely black. The developed method is based on evaluation of the range of thermal conductivity of walls of equal thickness, for which the heat exchange between the faces of the cube is determined only by internal re-emission and does not depend on the thermal conductivity of the walls. This case corresponds to an extremely non-isothermal object. Then the average temperature of each of the surfaces of the object with a thin wall should be determined, when the effect of thermal conductivity on the alignment of temperatures on the surface of the object is negligible. Another limiting case corresponds to an isothermal object.
Keywords: thermal regime of a space object, non-isothermal space object, near-earth space, thermal radiation of the Earth, coefficients of the object irradiation by the Earth

References:
  1. Дзитоев А. М., Ханков С. И. Методика распознавания космических объектов плоской и выпуклой формы по их собственному тепловому излучению в тени Земли // Оптический журнал. 2015. Т. 82, № 4. С. 32—40.
  2. Дзитоев А. М., Ханков С. И. Тепловое подобие космических объектов типовых конфигураций // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. № 2(90). С. 130—136.
  3. Дзитоев А. М., Лаповок Е. В., Ханков С. И. Условия теплового подобия космических объектов конической и цилиндрической формы // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 12. С. 179—184.
  4. Дзитоев А. М., Лаповок Е. В., Ханков С. И. Методы аналитического моделирования тепловых режимов космических объектов в околоземном космическом пространстве // Тр. ВКА им. А.Ф.Можайского. 2014. № 1(642). С. 115—124.
  5. Дзитоев А. М., Лаповок Е. В., Ханков С. И. Тепловые режимы космических объектов / Под ред. М. М. Пенькова. СПб: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2016. 172 с.
  6. Каменев А. А., Лаповок Е. В., Ханков С. И. Аналитические методы расчета тепловых режимов и характеристик собственного теплового излучения объектов в околоземном космическом пространстве. СПб: НТЦ им. Л.Т. Тучкова, 2006. 186 с.
  7. Дзитоев А. М., Лаповок Е. В., Ханков С. И. Высотные зависимости температуры изотермического космического объекта сферической формы // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. № 3(91). С. 119—125.
  8. Баёва Ю. В., Лаповок Е. В., Ханков С. И. Аналитическая методика расчета тепловых потоков в околоземном космическом пространстве, формирующих тепловой режим космических телескопов // Оптический журнал. 2013. Т. 80, № 5. С. 30—37.
  9. Дзитоев А. М., Лаповок Е. В., Ханков С. И. Характерные температуры и параметры Земли, формирующие ее тепловое излучение // Тр. ВКА им. А.Ф. Можайского. 2017. Вып. 656 (1). С. 137—143.
  10. Keihl J. T., Trenberth K. E. Earth's Annual Global Mean Energy Budget // Bull. of the Amer. Met. Soc. 1997. Vol. 78, N 2. Р. 197—208.
  11. Trenberth K. E., Fasullo J. T., Keihl J. T. Earth's Global Energy Budget // Bull. Amer. Meteor. Soc. 2009. Vol. 90, N 3. Р. 311—323.
  12. Palme M. D. Climate and Earth’s Energy Flows // Surveys in Geophysics. 2002. Vol. 33, N 3. Р. 351—357.
  13. Trenberth K. E., Fasullo J. T., Balmaseda M. A. Earth’s Energy Imbalance // J. Climate. 2014. Vol. 27. Р. 3129—3144.
  14. Дзитоев А. М., Лаповок Е. В., Ханков С. И. Методика расчета температур граней космического объекта в форме тонкостенного параллелепипеда на круговой солнечно-постоянной орбите // Тр. ВКА им. А.Ф. Можайского. 2017. Вып. 657(2). С. 118—124.
  15. Семена Н. П. Определение ориентации космического аппарата на основе анализа поля температуры его внешней поверхности // Теплофизика и аэромеханика. 2009. Т. 16, № 1. С. 235—247.
  16. Цаплин С. В., Болычев С. А., Романов А. Е. Основы теплообмена космических аппаратов. Самара: „Самарский университет“, 2013. 287 с.
  17. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. М.: Мир, 1975. 934 с.
  18. Баева Ю. В., Ханков С. И. Принципы выбора материалов для криооптических систем по совокупности теплофизических свойств // Вопросы радиоэлектроники. Сер. „Техника телевидения“. 2014. Вып. 2. С. 111—125.