Method for calculating nonstationary temperatures of isothermal space objects moving along elliptic solar-synchronized orbit

Abstract

Представлена методика расчета нестационарных температур изотермических космических объектов конической и цилиндрической формы, движущихся по эллиптическим орбитам в плоскости терминатора. В качестве эталонного вы-бран объект сферической формы. Методика включает уравнение движения объ-екта по эллиптической траектории, алгоритмы вычисления коэффициентов об-лученности объекта тепловым излучением Земли и уравнение нестационарного теплообмена объекта в околоземном космическом пространстве. Для объектов указанных конфигураций выявлены тепловая эквивалентность и подобие. Ключевые слова: космический объект, коэффициент облученности, тепловой баланс объектов в околоземном космическом пространстве, тепловое излуче-ние Земли, тепловое подобие космических объектовВажным научным направлением являются разработка методов теплового проектирова-ния космических аппаратов и оптико-электронных приборов космического базирования и создание методик расчета тепловых режимов космических объектов [1][2][3][4]. К практически значимым и актуальным относится также прогнозирование тепловых режимов и характери-стик собственного теплового излучения космических объектов простейших конфигураций, например астероидов [5] и искусственных объектов типовых форм. Несмотря на большое ко-личество публикаций по данным вопросам [6-17] закономерности формирования нестацио-нарных тепловых режимов космических объектов даже простейших осесимметричных кон-фигураций остаются недостаточно изученными. До настоящего времени такие исследования проводились только применительно к объектам сферической формы [11,12,14,15]. Для кос-мических объектов других типовых конфигураций исследовались лишь стационарные тепло-вые режимы (для объектов с малой термической инерцией как при солнечной подсветке, так и в тени Земли) [18].В настоящей статье представлены результаты сравнительного исследования нестацио-нарных температур оболочечных космических объектов (далее -объектов) выпуклой формы (конус, цилиндр, сфера) в зависимости от их термической инерции, определяемой толщиной стенки, при движении по эллиптической орбите вокруг Земли в условиях постоянной под-светки Солнцем в плоскости терминатора.