Çeşitli alçak dünya yörüngelerinde küp uydular için diş isi yüklerinin incelenmesi

Bu çalışmada, küçük uyduların yapısal panellerine etki eden ışınımsal ısı yükleri çeşitli yörünge konfigürasyonları için simüle edilmiştir. Sınırlı kullanılabilir hacimlere sahip olmaları nedeniyle küçük uyduların termal yönetimleri oldukça zordur. Yörüngedeki uydular sadece ekstrem sıcaklıklara değil, aynı zamanda hızlı sıcaklık değişimlerine de maruz kalırlar. Güvenli çalışma koşullarının sağlanması için uzaydaki termal ortamın dikkatlice analiz edilmesi gerekmektedir. Bu makale, Monte Carlo Işın İzleme (MCRT) yöntemi ile Systema Thermica v4.9.0 programı kullanılarak çeşitli yörünge parametrelerinin uydu panellerine etki eden ısıl ortamın sayısal analizine yer vermektedir. Bu çalışmanın sonuçları, benzer yörüngelerde çalışan uyduların tasarım aşamasında yararlı olabilir.

Investigation of external heats for cubesats at various low earth orbits

In this paper, radiative heat loads on structural panels of small satellites are simulated for various orbital configurations. Thermal management of small satellites are challenging because of their limited available volumes. Satellites in orbits experience not only extreme temperatures but also rapid temperature changes. In order to provide safe operating conditions, the thermal environment in space must be carefully analyzed. This paper presents a numerical investigation of thermal environment influenced the panels of satellites for various orbital parameters by using Systema Thermica v4.9.0 software with Monte Carlo Ray Tracing (MCRT) method. The results of this study can be useful in the design stage of small satellites operating in similar orbits.

___

  • [1] Kopacz JR, Herschitz R, Roney J. "Small satellites an overview and assessment". Acta Astronautica, 170, 93-105, 2020.
  • [2] Reiss P, Hager P, Bewick C, MacDonald M. "New methodologies for the thermal modeling of CubeSats". 26th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, Logan, Utah, USA, 13-16 August 2012.
  • [3] Dinh D. Thermal Modeling of Nanosat. MSc Thesis, San Jose State University, San Jose, California, USA, 2012.
  • [4] Wachche S, Marne A, Singare S, Naik P, Bhide O, Chaudhari G, Vartak P, Pendse S, Tadwalkar C. "Thermal modelling and simulation of a pico-satellite using finite element method". 5th International Conference on Thermal Process Modeling and Computer Simulation, Orlando, Florida, USA, 16-18 June 2014.
  • [5] Corpino S, Caldera M, Nichele F, Masoero M, Viola N. "Thermal design and analysis of a nanosatellite in low earth orbit". Acta Astronautica, 115, 247-261, 2015.
  • [6] Das TK, Totani T, Wakita M, Nagata H. "A Simple thermal design procedure for micro-and nano-satellites with deployable solar array panel". 45th International Conference on Environmental Systems, Bellevue, Washington, USA, 12-16 July 2015.
  • [7] Anh ND, Hieu NN, Chung PN, Anh NT. "Thermal radiation analysis for small satellites with single-node model using techniques of equivalent linearization". Applied Thermal Engineering, 94, 607-614, 2016.
  • [8] Chung PN, Anh ND, Hieu NN, Manh DV. "Extension of dual equivalent linearization to nonlinear analysis of thermal behavior of a two-node model for small satellites in low earth orbit". International Journal of Mechanical Sciences, 133, 513-523, 2017.
  • [9] Bulut M, Sözbir ÖR, Sözbir N. "Thermal control of Turksat 3U nanosatellite". 5th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science, Baku, Azerbaijan, 29 September-1 October 2017.
  • [10] Steven H, Huzain MF. “Requirements and design structure for Surya Satellite-1”. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Bogor, Indonesia, 9-11 October 2017.
  • [11] Kovács R, Józsa V. "Thermal analysis of the SMOG-1 PocketQube satellite". Applied Thermal Engineering, 139, 506-513, 2018.
  • [12] Bulut M, Sözbir N. "Analytical investigation of a nanosatellite panel surface temperatures for different altitudes and panel combinations". Applied Thermal Engineering, 75, 1076-1083, 2015.
  • [13] Sanchez-Sanjuan S, Gonzalez-Llorente J, Hurtado-Velasco R. "Comparison of the incident solar energy and battery storage in a 3U CubeSat satellite for different orientation scenarios". Journal of Aerospace Technology and Management, 8(1), 91-102, 2016.
  • [14] Farrahi A, Pérez-Grande I. "Simplified analysis of the thermal behavior of a spinning satellite flying over sunsynchronous orbits". Applied Thermal Engineering, 125, 1146-1156, 2017.
  • [15] Wallace P, Kalapura A, Kim SI. "Thermal modelling and analysis of a cube satellite, EIRSAT-1: Steady analysis”. 2018 AIAA SPACE and Astronautics Forum and Exposition, Orlando, Florida, USA, 17-19 September 2018.
  • [16] Almehisni R, Naimat FA. “Heat transfer influence of solar panel on spacecraft”. 2018 Advances in Science and Engineering Technology International Conferences (ASET), Dubai, United Arab Emirates, 6 February-5 April 2018.
  • [17] Lu Y, Shao Q, Yue H, Yang F. “A Review of the space environment effects on spacecraft in different orbits”. IEEE Access, 7, 93473-93488, 2019.
  • [18] Nenarokomov AV, Alifanov OM, Krainova IV, Titov DM, Morzhukhina AV. "Estimation of environmental influence on spacecraft materials radiative properties by inverse problems technique". Acta Astronautica, 160, 323-330, 2019.
  • [19] Sundu H, Döner N. “Detailed thermal design and control of an observation satellite in low earth orbit”. European Mechanical Science, 4(4), 171-178, 2020.
  • [20] Atar C, Aktaş M. "Advances in thermal modeling and analysis of satellites". Gazi University Journal of Science, 35(1), 42-58, 2022.
  • [21] Bonnici M, Mollicone P, Fenech M, Azzopardi MA. "Analytical and numerical models for thermal related design of a new pico-satellite". Applied Thermal Engineering, 159, 1-9, 2019.
  • [22] Gilmore DG. Spacecraft Thermal Control Handbook, Volume 1: Fundamental Technologies. 2nd ed. Reston, Virginia, USA, Aerospace Press, 2002.
  • [23] Bulut M. "Thermal design, analysis, and testing of the first Turkish 3U communication CubeSat in low earth orbit". Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 143(6), 4341-4353, 2021.
  • [24] Bulut M, Sözbir N. "Thermal design, analysis and test validation of Turksat-3USAT satellite". Journal of Thermal Engineering, 7(3), 468-482, 2021.
  • [25] Meseguer J, Pérez-Grande I, Sanz-Andrés A. Spacecraft Thermal Control. 1st ed. Sawston, Cambridge, UK, Woodhead Publishing, 2012.
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-7009
  • Başlangıç: 1995
  • Yayıncı: PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Otomobil ön çarpışma bölgesine 'S' şeklinde kavisli çarpışma kolu ekleyerek yük dağılımının iyileştirilmesi

Fahri Berk BİLBAY, Murat REİS, Betül GÜLÇİMEN ÇAKAN, Cihat ENSARİOGLU, Mustafa Cemal ÇAKIR

SOSA/SSN sensör ontoloji çerçevelerini kullanarak laboratuvar ortamlarında semantik tabanlı anomali tespiti

Musa MİLLİ, Mehmet MİLLİ, Sanaz LAKESTANI, Özlem AKTAŞ

Derin öğrenme ile talep tahmini: Bir üçüncü parti lojistik firması için COVID-19 döneminde vaka analizi

Ayşe ZEYBEL PEKÖZ, Tülin İNKAYA

Recovery of lithium, cobalt and other metals from lithium-ion batteries

Oktay CELEP, Ersin Yener YAZICI, Hacı DEVECİ, Christie DORFLING

Membranlı boru tipi sıvı desikant nem alma sisteminin tasarımı ve deneysel olarak incelenmesi

Barış KAVASOĞULLARI, Ertuğrul CİHAN, Hasan DEMİR

Çeşitli alçak dünya yörüngelerinde küp uydular için diş isi yüklerinin incelenmesi

Cihan ATAR, Metin AKTAŞ, Nedim SÖZBİR

Prizmatik ve prizmatik olmayan farklı konik konsol kirişlerin büyük genlikli serbest titreşim analizi

Chıtaranjan PANY

Farklı Zn (II) konsantrasyonlarının gerçek endüstriyel atıksuların arıtılmasında organik madde bozunması ve nitrifikasyon prosesi üzerine etkisi

Bengisu ÇİFTÇİOĞLU GÖZÜAÇIK, Dilşad SOYLU, Çiğdem BALÇIK, Bahar ÖZBEY ÜNAL, Bülent KESKİNLER

EECHEP: Heterojen sensör ağların ömrünü uzatmak için enerji verimli küme başı seçim protokolü

Esma DİLEK, Murat DENER

Sulu çözeltilerden tetrasiklin giderimi için alg bazlı yeşil biyokompozit sentezi: kinetik, denge ve termodinamik çalışmalar

Ülker Aslı GÜLER, Merve TÜRKAY