Thermal modeling and energy analysis of small satellites at low earth orbits

İletişimden bilimsel araştırmalara kadar pek çok görevde hayati rol oynayan küçük uydulara olan ilgi giderek artmaktadır. Küçük uyduların tasarlanması ve geliştirilmesi süreci, güvenli ve güvenilir uzay görevlerini sağlamak için detaylı mühendislik yaklaşımlarını gerektirmektedir. Bu çalışma, uzaydaki termal ortamı, yörünge özelliklerini ve uydu tasarım parametrelerini termal davranış açısından dikkate alarak çeşitli alçak Dünya yörüngelerinde hizmet eden küçük uyduların, özellikle de küp uyduların, termal modellemesi ve enerji analizine odaklanmaktadır. Bu çalışmanın amaçları arasında; uyduların termal performansını etkileyen değişkenler arasındaki ilişkilerin ortaya çıkarılması, konuşlandırılabilir güneş panellerinin etkilerinin araştırılması, uydu termal modellemesi için değerli bilgiler sağlanması ve erken tasarım aşamasındaki termal testler için hızlı ve doğru bir termal analiz aracı geliştirilmesi yer almaktadır. Öncelikle, 1U'dan 12U'ya kadar boyutlara sahip küp uydular için dış ısı yükleri ve sıcaklık dağılımları, 400 km'den 2000 km'ye kadar olan yörünge yükseklikleri, 0'dan 75 dereceye kadar olan beta açıları ve farklı kaplama türleri için incelenmiştir. Daha sonra, güneş paneli konuşlandırma açılarıyla ilişkili termal etkiler, konuşlandırma açıları -75'ten +75 dereceye değiştirilerek ayrıntılı olarak değerlendirildi. Son olarak, sayısal yöntemler kullanılarak ön tasarım aşamaları için uydunun sıcaklık dağılımını kabul edilebilir bir doğrulukla tahmin etmek ve elde etmek için bir elektronik tablo termal simülasyon aracı geliştirilmiştir. Sonuçlar, yörünge yüksekliği, beta açısı, uydu boyutu ve yüzey özelliklerinin, uydu panelleri tarafından emilen ısıyı ve uydu boyunca sıcaklık dağılımını büyük ölçüde etkilediğini ortaya koydu. Uydu ısı bütçesinin, konuşlandırma açılarından etkilendiği de gösterilmiştir. Ayrıca, geliştirilen aracın, gerçek termal test verileriyle karşılaştırıldığında uygun maliyetli bir çözüm olduğu doğrulandı. Sonuç olarak, bu çalışmanın bulguları, özellikle ön tasarım aşamasında küçük uyduların geliştirilmesinde ve optimal yörünge konfigürasyonlarının belirlenmesinde faydalı olabilir.