کاربرد سیستم‌های میکروالکترومکانیکال در کنترل حرارت ماهواره‌های کوچک

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

پژوهشکده مواد و انرژی اصفهان، پژوهشگاه فضایی ایران

چکیده

سیستم‌های میکروالکترومکانیکال یا ریزفناوری‌ها با ابعاد بسیار کوچک و وزن ناچیز، نقش کلیدی در منظومه‌های ماهواره‌ای که شامل آرایه‌ای از میکرو و نانوماهواره‌ها (ماهوارههای مکعبی) در مدار زمین هستند، دارا می‌باشند. این گونه سیستمها با افزودن تواناییها و کارکردهای جدید همچون زیرسیستمهای سنجش از راه دور، ابزارهای علمی و اکتشافی، تعیین و کنترل وضعیت، کنترل حرارت و پیشرانش، باعث افزایش کاربری و زمان ماموریت ماهوارههای کوچک میگردند. در این بین، سیستمهای کنترل حرارت، وزن و توان قابل ملاحظهای را از کل سامانه ماهواره در بر میگیرند. در دو دهه اخیر، میکروسیستمهای حرارتی با جرم و توان مصرفی پایین، در بسیاری از ماهوارههای کوچک، عملیاتی و یا در حال توسعه میباشد، که از جمله این موارد میتوان به میکروکرکرههای حرارتی، میکرورادیاتورها، میکروکانالها و میکرولولههای حرارتی در میکروماهوارهها و ماهوارههای مکعبی اشاره کرد. علاوه بر موارد فوق، چند نمونه از فنآوریهای خنکسازی مبتنی بر ریزفناوری که در حال حاضر، در سطح آزمایشگاهی در حال تحقیق و توسعه میباشد، همچون میکروخنککنندهای استرلینگ و میکرورادیاتورها با ضریب نشر متغیر، در این مقاله بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] R. Osiander, M.A.G. Darrin, and J.L. Champion, MEMS and microstructures in a erospace applications. CRC press, 2005.

 

[2] D.Farrar,etal., MEMSs hutters forthermal control— Flight validation and lessons learned. in AIP Conference Proceedings, AIP, 2007.

[3] R. Osiander, et al., Microelectromechanical devices for satellite thermal control IEEE Sensors Journal. 4(4): pp. 525-531, 2004.

[4] E. Sunada, et al., Paraffin actuated heat switch for Mars surface applications.. 2002.

[5] M.A.Beasley,etal., Microfabricatedthermalswitches foremittancecontrol. inAIPConferenceProceedings, AIP, 2004.

[6] A. Ueno, and Y. Suzuki, Parylene-based active micro space radiator with thermal contact switch. Applied Physics Letters, 104(9), pp.093511, 2014.

[7] J. Qu, H. Wu, P. Cheng, Q. Wang, and Q. Sun, Recent advances in MEMS-based micro heat pipes International Journal of Heat and Mass Transfer. 110, pp.294-313, 2017.

8] ] G.C. Birur, et al, Micro/nano spacecraft thermal control using a MEMS-based pumped liquid cooling system, in Microfluidics and BioMEMS .International Society for Optics and Photonics. in Vol. 4560, pp.196-207,InternationalSocietyforOpticsandPhotonics, 2001.

9] D.T. Bunce, et al., CubeSat Active Thermal Control via Microvascular Carbon Fiber Channel Radiator. 31st Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, 2017.

[10] S.H. Han, et al., Performance verification of MEMS variable emissivity radiator for spacecraft thermal control systems. In Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), IEEE 29th International Conference, pp. 1212-1215, 2016.

[11] T., Kim, et al., Design and Performance Evaluation of MEMS-Based Spaceborne Variable Emissivity Radiator Using Movement of Electrified Beads. JournalofMicroelectromechanicalSystems. 26(1),pp.113119, 2017.

[12] M. Moran, et al, Microsystem cooler development. in 2nd International Energy Conversion Engineering Conference, 2004.

[13] D.Guo,etal., Multiphysicsmodelingofamicro-scale Stirling refrigeration system. International Journal of Thermal Sciences, 74, pp. 44-52, 2013.