NASA為立方體衛星研發被動熱控制技術

據美國國家航空航天局網站2016年5月3日報道，美國國家航空航天局（NASA）戈達德航天中心首席研究員艾莉森?埃文斯及其團隊對較為陳舊的技術進行改造，成功實現小型化的衛星熱控制技術，現計劃在戈達德航天中心研發的「得林」（Dellingr）衛星的首次飛行中進行試驗。

「得林」衛星是一種新式的6單元立方體衛星，旨在以較低成本執行NASA的科學研究。「得林」小衛星約12英寸長、4英寸高，可能在2016年晚些時候發射。埃文斯表示，立方體衛星通常由高校研究領域使用，僅消耗幾瓦功率，攜帶非常小的有效載荷，在低地球軌道運行，任務壽命約為幾小時至幾周。然而，這種模式正在改變。鑒於立方體衛星平台的低成本和快速周轉時間，NASA和其他機構正將其用於廣泛的探索、技術驗證和科學任務，可運行多年。專門為這類衛星設計的可展開的太陽能電池板能提供80瓦的最大功率，實現更大功耗的立方體衛星任務。

更高功率會帶來更多挑戰。食品盒大小或更小的衛星平台會攜帶更大功耗或熱敏性飛行儀器，任務設計者需要調節這些儀器的溫度。電子溫控裝置會增加重量並佔用寶貴的空間，不適用於小衛星。埃文斯表示，目前還沒有機構為立方體衛星研發被動熱控制技術。面對該挑戰，埃文斯轉向最初在20世紀60年代使用的一種大型柵格板技術，直徑為幾英尺。根據儀器是否需要散熱，這種柵格板將像百葉窗一樣打開或關閉。埃文斯研發的新型熱控制柵格板技術將像其前身一樣運行，同樣不需要電子器件，並且是完全被動的。

該裝置邊長約4英寸，能承擔幾乎任何小衛星任務，無論是3單元立方體衛星或比「得林」更大的衛星。每個裝置包含前後面板、翻門和彈簧。後面板用戈達德航天中心材料專家馬克?長谷川研發的高放射性的塗料——氮化硼納米網(BNNM)——塗成白色，前面板和翻門由鋁合金製成，沒有放射性。埃文斯表示，雙金屬彈簧將發揮重要作用，其直徑只有1/4英寸。這種彈簧由兩種不同金屬製成，連接到高放射性後面板，如果一種金屬過熱，彈簧將伸展，使翻門打開。當彈簧冷卻，恢復到最初形狀，翻門將關閉。

建造該裝置後，埃文斯及其團隊致力於驗證其性能。在台式生命周期試驗中，該團隊使裝置暴露在91～131華氏度的溫度中，運行超過1.29萬個周期，雙金屬彈簧沒有出現故障。該團隊還在-4～185華氏度的溫度中執行了8個熱真空試驗周期，發現該技術可為立方體衛星消散大量熱能。震動試驗還顯示，該技術能實現資格認證水平。

該團隊將在「得林」任務中證明其效用。此次技術演示驗證將使用較小的試驗版裝置，埃文斯預計該裝置將驗證其作為航天技術的效用。（馮雲皓 編譯）

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