Система обеспечения тепловых режимов телескопа обсерватории "Миллиметрон"


Система обеспечения тепловых режимов телескопа (СОТР КТ) состоит:

  • из системы терморегулирования (СТР) аппаратуры неохлаждаемого контейнера (НОК) и ВИРК-М а также переходного кольца;

  • системы охлаждения зеркальной системы и аппаратуры охлаждаемого контейнера.

Система терморегулирования НОК и ВРК

Для обеспечения температурных режимов в перечисленных выше зонах используются аксиальные тепловые трубы, капиллярные насосы, раскрываемые радиаторы, замещающие электрообогреватели, экранно-вакуумная теплоизоляция (ЭВТИ).

Система терморегулирования НОК и ВИРК-М должна обеспечивать температурный режим аппаратуры в диапазоне (+5÷+35)oС, а также и осуществлять сброс выделяемого аппаратурой тепла и тепла на переходном кольце пассивными средствами.

СТР должна функционировать на протяжении всего срока службы обсерватории не менее 10-и лет.


Система охлаждения

Система охлаждения состоит из двух систем:

  • пассивной, служащей для защиты от теплового воздействия Солнца и Земли;

  • активной, обеспечивающей заданный температурный режим зеркальной системы и аппаратуры охлаждаемого контейнера.

Пассивнаясистема охлаждения КТ (ПСО КТ) состоит из системы теплозащитных экранов (СТЭ) для защиты «холодной» зоны КТ и ПСО переходного кольца.

На основании тепловых расчетов принято, что СТЭ включает в себя четыре теплозащитных экрана, установленных на опорную ферменную конструкцию (опорная ферма СТЭ). ТЭ состоят из стержневых каркасов, на которых укреплены пленочные элементы. В первом противосолнечном экране (диаметром 20 м) стержни каркаса выполняются в виде ферм, а для защиты от Солнца используется ЭВТИ. В остальных ТЭ в каркасах используются стержни трубчатого сечения, пленочные элементы выполняются из двух слоев (на расстоянии друг от друга 20 мм) полиимидной металлизированной с двух сторон пленки. Для обеспечения отсутствия соприкосновения пленок в ТЭ между слоями устанавливаются системы тросовых элементов. Раскрой пленок и тросовых элементов определяют форму экранов при эксплуатации обсерватории. Для обеспечения укладки ТЭ в транспортной конфигурации обсерватории ТЭ выполняются складными. В транспортной конфигурации КТ система ТЭ образует кокон вокруг силового каркаса телескопа и сложенных рефлектора и криоэкрана.

Опорная ферма СТЭ устанавливается на силовую конструкцию каркаса (СКК) неохлаждаемого контейнера и проектируется из условий прочности на этапе выведения и минимизации тепловых потоков из "теплой зоны в холодную".

Раскрытие системы ТЭ осуществляется одновременно, при этом первый экран раскрывается с помощью пружинных узлов и привода, регламентирующего скорость раскрытия, расположенных на опорной ферменной конструкции. Внутренние экраны раскрываются с помощью системы связей с первым ТЭ.

Характеристики материалов и конструктивное решение ТЭ выбираются из условия обеспечения температуры на ближайшем к рефлектору пассивном экране не выше 50 К.

ПСО переходного кольца обеспечивает сброс тепла излучением в окружающее пространство из зоны стыковки КТ с модулем служебных систем благодаря размещению по внешней боковой поверхности кольца теплорадиационного покрытия. Для выравнивания температуры кольца при расположении Солнца сбоку в период наблюдений (при повороте обсерватории на 90o)внутри кольца проложены теплопроводы.

ПСО КТ должна функционировать на протяжении всего срока службы обсерватории не менее 10-и лет.

Активная система охлаждения (АСО) включает в себя криомашины Стирлинга (уровня 20 К) и Джоуля-Томсона (уровня 4 К); теплообменные узлы (криокольца) уровней 4.5 К, 20 К, 100 К; криоэкран; комплект теплопроводов; тепловые ключи.

Криоэкран (см. раздел «Конструкция телескопа», рисунок 8) выполняется складным для обеспечения укладки в транспортной конфигурации обсерватории и устанавливается на СКК охлаждаемого контейнера.

Активная система охлаждения должна обеспечивать:

  • охлаждение криоэкрана и охлаждаемого контейнера до 20±5К;

  • охлаждение рефлектора, контррефлектора с опорной фермой и переключающего зеркала до 4.5±1К.

  • локальное охлаждение частей приемников до 4.5±1К (в охлаждаемом контейнере);

  • локальное охлаждение частей приемников, работающих в режиме РО, до температур 1 - 2К (при необходимости).

Предположительно, что охлаждение детекторов до 0.1К обеспечивается собственными средствами приемников.

Передача тепла на криокольца от конструкций и приборов, требующих охлаждения до криогенных температур, осуществляется теплопроводами из материала с коэффициентом теплопроводности в эксплуатационных условиях не менее 1000 Вт/(мК).

В качестве бортовых криомашин должны использоваться машины замкнутого цикла. Возможно использование криомашин корпорации Сумитомо (Япония).

Срок службы АСО должен быть не менее 3-х лет.