JPH11263300A - 宇宙船の熱制御装置 - Google Patents

宇宙船の熱制御装置

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JPH11263300A
JPH11263300A JP10068348A JP6834898A JPH11263300A JP H11263300 A JPH11263300 A JP H11263300A JP 10068348 A JP10068348 A JP 10068348A JP 6834898 A JP6834898 A JP 6834898A JP H11263300 A JPH11263300 A JP H11263300A
Authority
JP
Japan
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heat
module
payload
bus
bus module
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Application number
JP10068348A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Hayashi
俊彦 林
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH11263300A publication Critical patent/JPH11263300A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モジュール化された宇宙船では、バスモジュ
ール部とペイロードモジュール部は熱的に分離される
が、軌道に投入後の運用状態となるまでの期間はバスモ
ジュール部では電源等の発熱を排熱する必要がある一
方、ペイロードモジュール部では逆に温度低下防止のた
めヒータを用いる、という熱的に非効率な状態が生じ
る。 【解決手段】 バスモジュール部とペイロードモジュー
ル部を分離するパネルに能動的熱輸送機能を持たせるこ
とで上記問題を解決した。具体的にはバスモジュール放
熱パネルとモジュール分離パネルを熱輸送デバイスで結
合、またはモジュール分離板の輻射伝熱によるモジュー
ル間熱結合を状況に応じて変化させる能動デバイスを具
備する。これによりモジュール間の熱結合を変化させて
効率的な熱制御実現に寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は人工衛星等宇宙船
の熱制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】人工衛星等の宇宙船では近年モジュール
化が進み、特に電源等のリソース供給機能や姿勢制御装
置等の宇宙船維持管理機能を有する機器を集約して搭載
するバスモジュール部と、通信機器、観測機器、航法装
置等の宇宙船を利用するミッション機器類を搭載するペ
イロードモジュール部は軌道上運用時の制御目標温度が
異なるため、この両者を熱的に分離したものとすること
が多い。図7はモジュール化された従来の人工衛星の例
を示すものである。図において1はバスモジュール構体
であり内部にバス機器6を搭載している。また、2はペ
イロードモジュール構体で内部にペイロード機器7を搭
載している。バスモジュール構体1とペイロードモジュ
ール構体2はそれぞれ独立な放熱面、バスモジュール放
熱面4、ペイロードモジュール放熱面5を有しており、
バスモジュール部とペイロードモジュール部は熱的に遮
断された状態となっている。三軸安定型人工衛星の多く
は地上からの打上げ時、および打上げ機から分離後しば
らくの間は、バスモジュール放熱面4とペイロード放熱
面5は収納された太陽電池パドル等の打上げ時遮蔽物8
で覆われるものが多い。図8はこの状態での熱制御方法
を示したものであり、バスモジュール構体1内部の電源
系機器や姿勢制御系機器等のバス機器6は作動しており
一定の発熱量があるため、この熱を排出するために打上
げ時遮蔽物8に覆われない部分までバスモジュール放熱
面4を拡張する等の対策を講じている。一方、ペイロー
ドモジュール構体2内部においてペイロード機器7は軌
道上運用が開始するまで作動せず発熱もないため、逆に
温度低下を防ぐためにヒータ9によりペイロードモジュ
ール放熱面5を内側から加温している。図において、1
0はヒータ用配線、11はヒータ電源である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の人工衛星等の宇
宙船においては、軌道上の定常運用においては制御目標
温度が異なるためにバスモジュール部とペイロードモジ
ュール部は独立に熱制御システムを形成するが、上記の
ように打上げ後しばらくの期間、展開前の太陽電池パド
ル等が放熱面を覆い隠す状態では、バスモジュール部で
はバス機器の発熱を排する手段が必要となり、一方ペイ
ロードモジュール部ではペイロード機器を温度低下から
保護するための熱源を必要とする、という相反する状況
が生じていた。
【0004】この発明による熱制御装置は上記のような
課題を解決するためになされたものであり、軌道上運用
段階になる前の太陽電池パドル等の遮蔽物が放熱面を覆
い隠す状態となっている状況においても、放熱面の追加
やヒータ等の熱源リソースの追加を伴わずに熱的に成立
させ、軌道上運用段階においては従来通りペイロードモ
ジュール部とバスモジュール部を熱的に独立させること
を可能とした宇宙船内部の熱制御装置を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明による宇宙船
の熱制御装置は、バスモジュール放熱面とモジュール分
離板との間を能動熱輸送デバイスで結合したものであ
る。
【0006】第2の発明による宇宙船の熱制御装置は、
モジュール分離板表面に可動ブランケットを具備し、バ
スモジュール構体内部とペイロードモジュール構体内部
の熱的結合が必要とされるときにはブランケットを外し
た状態にしておき、軌道上運用開始後にバスモジュール
構体内部とペイロードモジュール構体内部の熱制御を独
立に行なう際にはブランケットでモジュール分離板を覆
う機能を付与したものである。
【0007】第3の発明による宇宙船の熱制御装置は、
モジュール分離板に密着した液晶板を具備し、液晶デバ
イスヘの電圧の負荷/除去をコントロールすることで液
晶板表面の赤外放射率を変化させ、それによりモジュー
ル分離板とペイロードモジュール構体内部を熱的に結合
/分離するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】次にこの発明による宇宙船内部の
熱的動作について図1および図2を用いて説明する。図
において1はバスモジュール構体であり内部にバス機器
6を搭載し、独立なバスモジュール放熱面4を有してい
る。また、2はペイロードモジュール構体で内部にペイ
ロード機器7を搭載し、独立なペイロードモジュール放
熱面5を有している。図1では宇宙船が打上げ後しばら
くの間、太陽電池パドルなどの打上げ時遮蔽物8がバス
モジュール放熱面を遮蔽している状態を示しており、こ
の時、バス機器が発する熱は本来の排熱経路であるバス
モジュール放熱面から外部に排出されず、モジュール分
離板3に流れる。モジュール分離板3に流れた熱はその
ペイロードモジュール構体2の側に面した表面から輻射
によってペイロード機器7に伝わり、この熱が動作状態
にないペイロード機器7の温度低下を防ぐための加温の
役割を担う。また、図2では打上げ時遮蔽物8が展開し
てバスモジュール放熱面4、ペイロードモジュール放熱
面5ともに完全に宇宙空間に露出した状態になってお
り、この状態においてはバスモジュール構体1とペイロ
ードモジュール構体2はモジュール分離板3を介した熱
流経路は断たれ、それぞれがバスモジュール放熱面4と
ペイロードモジュール放熱面5によって宇宙空間に排熱
経路を有する独立熱制御の状態となる。
【0009】実施の形態1.図3はこの発明の実施の形
態1を示す構成図であり、図において1はバスモジュー
ル構体、2はペイロードモジュール構体、3はモジュー
ル分離板、4はバスモジュール放熱面、5はペイロード
モジュール放熱面、6はバス機器、7はペイロード機
器、8は打上げ時遮断物、12は熱輸送デバイスであ
る。実施の形態1では打上げ時遮蔽物8がバスモジュー
ル放熱面4を覆い隠している状態の際に排熱経路を失っ
たバス機器6からの発せられる熱をパネル具備されたヒ
ートパイプ等の熱輸送デバイス12によってモジュール
分離板に伝える機能を付与されており、モジュール分離
板3に伝えられた熱は輻射伝熱によってペイロード機器
7を加温する。
【0010】実施の形態2.図4および図5はこの発明
の実施の形態2を示す構成図であり、図において1から
8は実施の形態1と同じであり、13はブランケット、
14はブランケット保持機構である。実施の形態2で
は、打上げ時遮断物8がバスモジュール放熱面4を覆い
隠す状態においてバス機器6から発せられる熱は輻射伝
熱によってモジュール分離板3に伝わり、さらにモジュ
ール分離板3の熱は輻射伝熱によってペイロード機器7
を加温する。この状態においてブランケット13はブラ
ンケット保持機構14によって収納保持されており、モ
ジュール分離板はバス機器6ともペイロード機器7とも
輻射熱結合を有する。一方、図5に示すように、打上げ
時遮断物8が展開後バスモジュール放熱面4およびペイ
ロード放熱面5が宇宙空間に露出した状態となった時
に、地上からのコマンドあるいは宇宙船内の自動シーケ
ンスによりブランケット保持機構14はブランケット1
3の拘束を外し、ブランケット13は自身に有する伸展
力あるいは図に示されていない伸展駆動機構によりモジ
ュール分離板3を覆う。これによりモジュール分離板3
とペイロード機器7との幅射熱結合は断熱される。この
ことにより、バスモジュール構体1とペイロードモジュ
ール構体2の内部の熱制御は独立した環境が提供され
る。
【0011】実施の形態3.図6はこの発明の実施の形
態3を示す構成図であり、図において1から8は実施の
形態1と同じであり、15は液晶板、16は液晶板コン
トローラである。実施の形態3では、実施の形態2でブ
ランケットの開閉によりバスモジュール構体1の内部と
ペイロードモジュール構体2の内部の熱的な結合/分離
をコントロールしていたことに対して、モジュール分離
板3に密着した液晶板15の表面の赤外放射率を液晶板
コントローラ16により変化させることで同様なコント
ロール機能を実現する。打上げ時遮断物8がバスモジュ
ール放熱面4を覆い隠す状態では液晶板コントローラ1
6は液晶板15内の液晶デバイスに電圧を与え、液晶板
15表面の赤外放射率を大きくすることでペイロード機
器7との輻射熱結合を強める。また、打上げ時遮断物8
が展開することによりバスモジュール放熱面4およびペ
イロード放熱面5が宇宙空間に露出した状態となった時
点で、地上からのコマンドあるいは打上げ時遮断物8の
展開開始信号を捉えた宇宙船内の自動シーケンスによ
り、液晶板コントローラ16は液晶板15内の液晶デバ
イスに与えていた電圧を切り、液晶板15表面の赤外放
射率を小さくすることでペイロード機器7との輻射熱結
合を断つ。
【0012】
【発明の効果】第1の発明によれば、バスモジュール放
熱面が打上げ時遮蔽物により遮蔽されている状態でもバ
ス機器で発生した熱をモジュール分離板に伝え、さらに
それをペイロード機器の加温に利用できることから、バ
スモジュール構体内部の排熱ルートを確保するととも
に、ペイロード機器の温度低下防止用のヒータが不要も
しくは低減できる。
【0013】第2の発明および第3の発明によれば、バ
スモジュール放熱面が打上げ時遮蔽物により遮蔽されて
いる状態では、モジュール分離板を介したバスモジュー
ル構体内部とペイロードモジュール構体内部の輻射熱伝
達経路を確保することによりバス機器の発熱をペイロー
ド機器の加温に有効利用することができ、バスモジュー
ル放熱面の拡張やペイロード機器温度低下防止用ヒータ
の除去もしくは削減が可能になる。また、打上げ時遮蔽
物が展開してバスモジュール放熱面、ペイロード放熱面
が宇宙空間に露出し、ペイロード機器にも通電された軌
道上運用状態では、モジュール分離板とペイロードモジ
ュール構体内部との輻射熱結合経路を遮断することで、
バスモジュール構体とペイロードモジュール構体がそれ
ぞれ独立に、異なった目標温度で熱制御できる環境を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による宇宙船の熱制御装置において
バスモジュール放熱面を遮蔽している状態での熱的動作
を示す図である。
【図2】 この発明による宇宙船熱制御装置においてバ
スモジュール放熱面とペイロードモジュール放熱面が宇
宙空間に露出した状態での熱的動作を示す図である。
【図3】 この発明による宇宙船の熱制御装置の実施の
形態1の構成を示す図である。
【図4】 この発明による宇宙船熱制御装置の実施の形
態2において、打上げ時遮蔽物がバスモジュール放熱面
を遮蔽している状態における形態を示す図である。
【図5】 この発明による宇宙船熱制御装置の実施の形
態2において、打上げ時遮蔽物が展開してバスモジュー
ル放熱面とペイロードモジュール放熱面が宇宙空間に露
出した状態における形態を示す図である。
【図6】 この発明による宇宙船熱制御装置の実施の形
態3の構成を示す図である。
【図7】 この発明の対象となる典型的な宇宙船の構成
を示す図である。
【図8】 従来の宇宙船熱制御装置の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 バスモジュール構体、2 ペイロードモジュール構
体、3 モジュール分離板、4 バスモジュール放熱
面、5 ペイロードモジュール放熱面、6 バス機器、
7 ペイロード機器、8 打上げ時遮蔽物、9 ヒー
タ、10 ヒータ用配線、11 ヒータ電源、12 熱
輪送デバイス、13 ブランケット、14ブランケット
保持機構、15 液晶板、16 液晶板用ON/OFF
電源。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源系、姿勢制御系等のバス機器を搭載
    し、排熱のためのバスモジュール放熱面を有するバスモ
    ジュール構体、通信機器、観測機器、航法装置等のペイ
    ロード機器を搭載し、排熱のためのペイロードモジュー
    ル放熱面を有するペイロードモジュール構体、前記バス
    モジュール構体と前記ペイロードモジュール構体の境界
    となるモジュール分離板、宇宙船の打上げから打上げ機
    分離後のしばらくの間前記バスモジュール放熱面および
    ペイロードモジュール放熱面の一部または全部を覆い隠
    し、所定の時間経過後に展開してバスモジュール放熱面
    およびペイロードモジュール放熱面を宇宙空間に露出せ
    しめる遮蔽物とを有する宇宙船において、前記バスモジ
    ュール放熱面から前記モジュール分離板へ能動的に熱輸
    送を行うデバイスを有することを特徴とする宇宙船の熱
    制御装置。
  2. 【請求項2】 電源系、姿勢制御系等のバス機器を搭載
    し、排熱のためのバスモジュール放熱面を有するバスモ
    ジュール構体、通信機器、観測機器、航法装置等のペイ
    ロード機器を搭載し、排熱のためのペイロードモジュー
    ル放熱面を有するペイロードモジュール構体、前記バス
    モジュール構体と前記ペイロードモジュール構体の境界
    となるモジュール分離板、宇宙船の打上げから打上げ機
    分離後のしばらくの間前記バスモジュール放熱面および
    ペイロードモジュール放熱面の一部または全部を覆い隠
    し、所定の時間経過後に展開してバスモジュール放熱面
    およびペイロードモジュール放熱面を宇宙空間に露出せ
    しめる遮蔽物とを有する宇宙船において、前記遮蔽物が
    展開して前記バスモジュール放熱面が宇宙空間に露出し
    た後に前記モジュール分離板表面を覆うブランケット
    と、前記遮蔽物が前記バスモジュール放熱面の一部また
    は全部を覆い隠す状態においては前記ブランケットを収
    納状態で保持し、かつ前記遮蔽物が展開した後に解放す
    るブランケット保持機構とを具備することを特徴とする
    宇宙船の熱制御装置。
  3. 【請求項3】 電源系、姿勢制御系等のバス機器を搭載
    し、排熱のためのバスモジュール放熱面を有するバスモ
    ジュール構体、通信機器、観測機器、航法装置等のペイ
    ロード機器を搭載し、排熱のためのペイロードモジュー
    ル放熱面を有するペイロードモジュール構体、前記バス
    モジュール構体と前記ペイロードモジュール構体の境界
    となるモジュール分離板、宇宙船の打上げから打上げ機
    分離後のしばらくの間前記バスモジュール放熱面および
    ペイロードモジュール放熱面の一部または全部を覆い隠
    し、所定の時間経過後に展開してバスモジュール放熱面
    およびペイロードモジュール放熱面を宇宙空間に露出せ
    しめる遮蔽物とを有する宇宙船において、前記モジュー
    ル分離板に密着し、表面特性を変化する機能を有する液
    晶パネルと、前記液晶パネルに表面特性を変化させるコ
    ントローラとを具備したことを特徴とする宇宙船の熱制
    御装置。
JP10068348A 1998-03-18 1998-03-18 宇宙船の熱制御装置 Pending JPH11263300A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6428148B1 (en) 2000-07-31 2002-08-06 Hewlett-Packard Company Permanent images produced by use of highly selective electrostatic transfer of dry clear toner to areas contacted by ink
US10538346B2 (en) 2017-03-27 2020-01-21 Space Systems/Loral, Llc Electric thruster waste heat recovery during satellite orbit transfer
CN111918535A (zh) * 2020-08-17 2020-11-10 中国科学院微小卫星创新研究院 星载及地面单相流体回路散热系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN111918535A (zh) * 2020-08-17 2020-11-10 中国科学院微小卫星创新研究院 星载及地面单相流体回路散热系统
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