今天小編分享的互聯網經驗:解決通信衞星散熱核心問題,「鋭萊熱控」在軌驗證主動熱控流體回路模塊,歡迎閲讀。
主動熱控流體回路實現在軌驗證
2023 年 7 月 23 日 10 時 50 分,我國在太原衞星發射中心使用長征二号丁運載火箭,成功将四象 01~03 星、銀河航天靈犀 03 星共 4 顆衞星發射升空,衞星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。
其中 " 銀河航天靈犀 03 星 " 衞星配置了數十吉比特每秒容量的毫米波多波束數字載荷,用于驗證下一代低軌寬帶衞星通信以及超大能源、主動熱控、工業一體化成型結構、多星堆疊壓緊釋放等技術,這也是我國首次在軌對多星堆疊發射技術進行驗證,将為我國巨型低軌通信星座的快速部署提供技術支撐。
" 銀河航天靈犀 03 星 "(紅色框内為主動熱控流體回路模塊),圖片來源:銀河航天
根據新華社對該星的報道," 衞星采用開放式結構,單機設備直接暴露在太空環境中,沒有 " 外殼 " 包裹,這對于衞星電子產品的空間環境防護、温度控制等有較高要求。因此,該衞星配置了主動熱控流體回路,相當于為衞星配置了 " 空調 ",能主動調節,讓它在舒适的温度下工作。衞星依據在軌所感知的外部熱環境,并結合自身温度狀态,通過循環泵驅動管道内的液體流動,維持單機温度穩定。"
在外太空環境,由于沒有大氣層保護,其温差變化遠大于地球。如此巨大的温差變化,對衞星的温度控制是一種嚴峻的挑戰。一般的電子儀器設備,在 50 攝氏度以上的環境下長期工作就會產生故障。而化學電池等設備,如果在低温條件運行,其效率又很低。因此,盡管外部環境的温度變化非常劇烈,衞星内部必須保持一定的温度範圍,才能保障儀器設備工作正常。一般衞星内部的温度保持在 5-45 度的區間内,個别核心組件必須保持恒温,只能有 1-2 度的變化。
所以,必須有良好的熱控產品和熱控制系統,才能保障衞星的穩定運行。新華社所報道的主動熱控流體回路,就是鋭萊熱控科技 ( 北京 ) 有限公司與銀河航天聯合研發的熱控產品。
熱控制可分為被動式和主動式兩類。 被動式熱控制依靠不同的熱控材料和總裝布局協調,來處理航天器内外的熱交換過程。但是,被動式熱控制本身沒有自動調節温度的能力,無法克服衞星内、外熱流變化帶來的對儀器設備的影響。鋭萊熱控所采用的主動式熱控制,具有一定的温度調節能力,可大大減少由于熱源變化而引起的儀器設備温度的波動。
" 銀河航天靈犀 03 星 " 主動熱控流體回路模塊及其散熱流道,圖片來源:銀河航天
解決低軌寬帶通信衞星大功率、高集成度散熱核心問題
成立于 2016 年的鋭菜熱控科技(北京 ) 有限公司 ( 以下簡稱 " 鋭萊熱控 " ) ,是一家高端散熱方案及產品提供者。鋭萊熱控專注于熱控技術、企業熱管理服務及相關產品。
此次 " 銀河航天靈犀 03 星 " 衞星上所使用的單相流體回路熱控系統技術,可以在優于 1 ℃級别的高精度控制調節下,實現熱量在衞星不同部位間的精準傳導。相比于傳統衞星熱控系統,鋭萊熱控與銀河航天聯合研發的此次在平板衞星上面首次應用單相流體回路技術解決衞星自身大功率、高集成度散熱核心問題,技術水平直接對标星鏈一代星。在該技術的支持下,該衞星可以在 -100 ℃ -90 ℃的寬温區内保持穩定運行。在具有高可靠性的同時,還通過大量采用量產化民品技術降低了成本。
航天器熱控制是一門多學科綜合的復雜技術,涉及材料學、熱學、化學、光學、流體力學、電子學、計算機科學以及試驗測量技術等諸多學科領網域。
鋭萊熱控的主要技術團隊,由原宇航軍工熱管理領網域的研究員、高級工程師等科研人員構成。公司在宇航級鋁 VC、熱管均温板、環路熱管、相變儲能板、液冷板等高效傳熱儲能部件,具有較高的設計水平和工藝能力;技術優勢產品包括宇航級單相流體回路系統和兩相回路系統。
除了服務以衞星星座為代表的航天領網域之外,鋭萊熱控還為軍工、軌道交通、電子電力設備、數據中心、高端儀器高精度控温等行業客户,提供熱管理綜合解決方案和服務。2022 年,鋭萊熱控獲南通江海英才天使投資基金 500W 天使輪投資。
截至 2023 年 5 月,SpaceX 已經發射了 4400 餘顆星鏈衞星,占據了大量的低軌衞星軌道資源。SpaceX 目前計劃部署近 1.2 萬顆衞星,後期可能擴展至 4.2 萬顆。由于低軌衞星軌道容量有限,星鏈的發射計劃對所有國家和企業都是一個巨大的威脅。
為了應對該威脅,我國已落地衞星星座的大批量發射規劃,國產低軌衞星星座產業有望在近期迎來一輪爆發式增長。包括銀河航天在内的商業衞星企業,都将受益于該發射計劃。而衞星制造對熱控技術有強烈需求。作為航天器產業鏈的上遊供應商,熱控企業都将受益于產業鏈的發展機遇,為航天企業持續提供熱控技術和產品。
目前,熱控制系統在全球的衞星產業鏈内已受到廣泛重視。國際上,有美國的 Dunmore Aerospace、ThermAvant,德國的 OHB、法國的 THERMOCOAX 等企業,都圍繞衞星熱控產品,展開多年的布局;在我國,闵桂榮院士開創了我國的衞星熱控技術,目前有中國科學院微小衞星等科研團隊在研發。在商業應用領網域,除鋭萊熱控外,微焓科技、威鉑馳熱技術等企業也提供熱控制產品和熱管理解決方案。目前在商業航天領網域,鋭萊熱控是唯一一家提供主動流體回路散熱系統的企業。