8 / 11
Оценка применимости термоэлектрической холодильной машины для термостабилизации…
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 5
55
максимума при
max
I I
(см. рис. 5, кривая
дж
0,5
).
Q Q
Однако большое влияние
могут оказать и теплопритоки от горячего спая к холодному из-за теплопровод-
ности —
т
Q K T
— еще больше уменьшающие эффект охлаждения. Можно
считать, что эта теплота не зависит от силы тока, и при достаточно больших ее
значениях в равновесном состоянии системы теплота
0
Q
будет принимать отри-
цательное значение, т. е. холодный спай будет отдавать теплоту внешней среде:
1
дж т
0,5
0.
Q Q Q Q
Выводы.
1. Исследование показало, что термоэлектрические холодиль-
ники могут применяться в составе СОТР, обеспечивая необходимый тепловой
режим ФЧЭ ФПУ дистанционного зондирования Земли в инфракрасном диа-
пазоне. Для поддержания температуры ФЧЭ ФПУ на уровне 60 K применение
ТЭХ позволяет устранить нестабильность температуры элемента охлаждения
ФПУ — криогенного АХ до 3 K за счет точного изменения холодопроизводи-
тельности ТЭХ при регулировке тока в его ветвях.
2. Использование в составе предложенной СОТР ТЭХ требует дополни-
тельные 7 Вт мощности в рабочем режиме из бортовой сети КА-носителя. При
этом остальное оборудование ИК-прибора дистанционного зондирования Зем-
ли (а именно приводы зеркал и фокусировки оптической системы, блок обра-
ботки информации с ФЧЭ и система управления) в рабочем режиме потребляет
около 250 Вт из сети КА. Типичная кремниевая солнечная батарея имеет КПД
15 % (на околоземной орбите ее эффективная удельная поверхностная мощность
составит 200 Вт/м
2
) и удельную поверхностную массу 3 кг/м
2
. Следовательно, для
обеспечения работы оборудования ИК-прибора при съемке требуется солнечная
батарея массой приблизительно 3,75 кг без учета мощности ТЭХ, с ее же учетом
требуется порядка 3,86 кг. Также выявили, что масса и объем такого холодильника
(0,070 кг и 0,000010 м
3
) составляют малую часть массогабаритных характеристик
всей СОТР ФПУ (имеющей характерную массу 12…14 кг) и ИК-прибора в целом
(массой около 100 кг).
3. Данный способ охлаждения предлагается в дальнейшем использовать для
обеспечения тепловых режимов штатных ИК-приборов высокого разрешения,
эксплуатируемых в составе целевой аппаратуры автоматических КА.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Формозов Б.Н.
Аэрокосмические фотоприемные устройства в видимом и инфра-
красном диапазонах. СПб.: СПбГУАП, 2002. 120 с.
2.
Gilmore D.G.
Spacecraft thermal control handbook. Vol. 2: Cryogenics. Reston, Va. Ameri-
can Institute of Aeronautics and Astronautics. 2003. 641 p.
3.
Bugby David С.
Development of advanced cryogenic integration solutions, in Cryocoolers
10. New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 1999. Р. 671–687.