航天器热控制系统通常执行三个关键功能——热采集、热传输和热排除——除了绝热、热产生和热存储。在一个典型的泵式流体循环航天器热控制系统中,热量通过冷板从发热设备中获得,通过泵和冷却管道传输,然后通过散热器、蒸发器和/或升华器被拒绝到太空中。将所有这三种功能组合到一个硬件组件中,可以通过将多个硬件组合到一个组件中,并在不需要冗余硬件的情况下提供额外的容错,从而节省系统的大量资源。

本发明,被动式集成升华器驱动冷板(ISDC-P),以类似于标准流过冷板的方式为设备提供冷却。然而,ISDC-P不是通过泵浦冷却循环来提供冷却,而是通过被动热管板收集能量,将余热传输到升华器,在升华器中,热量被拒绝到低压环境中。

ISDC-P的关键是将冷板和升华器组合成一个硬件。来自发热装置的热能现在可以通过在ISDC-P中的升华直接被拒绝到空间。

ISDC-P有几层。安装表面由一个HiK™板组成,其发热元件如航空电子箱附着在上面。这种热量通过一系列纵向热管传递到升华器安装位置。第二层横向热管将热量均匀分布在升华器的界面表面,以优化其性能。该升华器由界面组成,界面下是给水层,然后是多孔的升华器表面。热量从给水层或通过给水层传递到升华器表面。给水层可以包含间隙材料,如金属泡沫或翅片,以加强传热通过给水层。多孔的升华表面提供了一个基质,在基质上补给水结冰,随后升华到太空中。所产生的蒸气通过排气路径流出装置。一个或多个ISDC-P单元可以由一套罐和阀门支持,启动给水流量,以支持一个或多个航空电子设备位置。

由于短期任务的益处,这可以直接影响小型,中型和繁重的车辆的上阶段,包括目标空间发射系统(SLS),以及高海拔轨道或其他系统的升压阶段需要峰值负载热管理。许多计划的技术示范特派团将需要简单,安全,可靠的平台,其中ISDC将有助于降低重量和复杂性。

这项工作是由马歇尔太空飞行中心的杰弗瑞·法默、Paragon太空发展公司的汤姆·莱姆库勒和查德·鲍尔以及先进冷却技术公司的卡林·塔劳共同完成的。NASA正在寻找合作伙伴,通过联合合作研究和开发来进一步发展这项技术。如需更多有关该技术的信息和探索机会,请与Ronald C. Darty联系此电子邮件地址正在受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用JavaScript来查看它。。MFS-33226-1


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本文首次发表于2016年8月号美国宇航局金宝搏官网技术简报杂志。

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