Die Elektronik von Raumfahrzeugen arbeitet unter extremen Bedingungen und ist mit Problemen wie Mikrogravitation, Temperaturschwankungen und Weltraumstrahlung konfrontiert. Diese Faktoren erfordern robuste Wärmemanagementlösungen, um die Funktionalität und Langlebigkeit der Bordausrüstung aufrechtzuerhalten.
Herkömmliche Methoden zur Wärmeregelung können diese Herausforderungen oft nicht bewältigen. Aufgrund dieser Herausforderungen ist eine eingehende Forschung zu fortschrittlichen Wärmemanagementtechnologien erforderlich, um die Stabilität und Effizienz von Weltraummissionen sicherzustellen.
A umfassende Überprüfung von Forschern der Xi’an Jiaotong University und des Xi’an Institute of Space Radio Technology, veröffentlicht in Energiespeicherung und -einsparung am 28. März 2024 befasst sich mit fortschrittlichen Wärmemanagementtechnologien für Raumfahrzeugelektronik. Die Studie kategorisiert diese Technologien anhand von Wärmeübertragungsprozessen, einschließlich Wärmeaufnahme, -transport und -abgabe.
Der Bericht bewertet Wärmemanagementtechnologien (TMTs) für die Elektronik von Raumfahrzeugen und konzentriert sich dabei auf Wärmeaufnahme, -transport und -abgabe. Er untersucht Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie kohlenstoffbasierte Verbundwerkstoffe und geglühten pyrolytischen Graphit (APG) und diskutiert neuartige Verpackungsstrukturen unter Verwendung von Mikro-/Nanoelektromechanischen Systemtechnologien (MEMS/NEMS).
Es werden Wärmetransportlösungen untersucht, darunter verschiedene Wärmerohre und mechanisch gepumpte Flüssigkeitskreisläufe (MPFLs), wobei Wärmerohre in nicht getrennte und getrennte Typen eingeteilt werden. Fortgeschrittene mikrofluidische Kühltechniken zur effizienten Wärmeabfuhr werden ebenfalls hervorgehoben.
Zur Wärmeabgabe konzentriert sich die Untersuchung auf einsetzbare Radiatoren, Radiatoren mit variablem Emissionsgrad und Phasenwechselmaterialien (PCMs), die die schwankende Temperaturumgebung im Weltraum berücksichtigen, um eine wirksame Wärmeableitung zu gewährleisten.
Dr. Wen-Xiao Chu, der korrespondierende Autor der Studie, erklärt: „Unsere Überprüfung hebt die entscheidenden Fortschritte bei Wärmemanagementtechnologien hervor, die für den Erfolg zukünftiger Weltraummissionen von entscheidender Bedeutung sind. Indem diese Technologien die einzigartigen thermischen Herausforderungen in der Raumfahrzeugumgebung angehen, gewährleisten sie die Zuverlässigkeit und Leistung der Bordelektronik und ebnen so den Weg für ehrgeizigere Weltraumerkundungen und Satellitenmissionen.“
Fortschritte in der Wärmemanagementtechnologie haben erhebliche Auswirkungen auf die Raumfahrtindustrie. Durch eine effiziente Wärmekontrolle verbessern diese Technologien die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Elektronik von Raumfahrzeugen, was für lange Missionen von entscheidender Bedeutung ist.
Leichte und leistungsstarke TMTs verbessern die Gesamteffizienz und Kosteneffizienz. Da die Nachfrage nach leistungsstarken und miniaturisierten Weltraumsystemen steigt, ist die Implementierung dieser fortschrittlichen thermischen Lösungen für die Zukunft der Weltraumforschung und Satellitentechnologie von entscheidender Bedeutung.
Mehr Informationen:
Yi-Gao Lv et al, Übersicht über Wärmemanagement-Technologien für Elektronik in Raumfahrzeugumgebungen, Energiespeicherung und -einsparung (2024). DOI: 10.1016/j.enss.2024.03.001