Моделирование условий освещенности гермоконтейнера солнечным тепловым потоком
Условия освещенности гермоконтейнера на орбите солнечным тепловым потоком (qs) определяются следующими факторами (рис. 2.2):
• параметром освещенности плоскости орбиты (углом );
• ориентацией гермоотсека на орбите (положения I и II);
• временем пребывания гермоконтейнера на солнечном и теневом участках орбиты( ).
![]() |
Угол освещенности плоскости орбиты , (угол между нормалью к плоскости орбиты
и направлением падающего солнечного теплового потока
s), определяется из тригонометрического соотношения [17]
(2.1)
где
- наклонение и долгота восходящего узла орбиты;
=23°27' - угол между плоскостью эклиптики и плоскостью экватора;
= 0,9856 N2I (N2I - количество суток, отсчитываемых от 21 марта до текущего дня) - угол в градусах, определяющий положение Солнца на эклиптике на текущий момент.
Диапазон изменения угла — 0 <
< 90°. Если по соотношению (2.1)
90°, то положение внешней нормали к плоскости орбиты должно быть изменено на противоположное:
Ориентация гермоконтейнера на орбите характеризуется ориентацией его продольной оси в подвижной орбитальной системе координат:
• в положении I продольная ось гермоконтейнера совпадает по направлению с местной вертикалью;
• в положении II продольная ось гермоконтейнера находится в плоскости местного горизонта.
В зависимости от ориентации гермоконтейнера изменяются и условия его освещенности солнечным тепловым потоком.
Например, для цилиндрической части гермоконтейнера угол освещенности (угол между направлением на солнце и внешней нормалью) составит: для положения I
, для положения II
.
Время пребывания ( ) гермоконтейнера на теневом (или солнечном) участках орбиты в общем случае может быть найдено с помощью уравнения Кеплера:
где , e - большая полуось и эксцентриситет эллиптической орбиты;
,
- моменты времени захода КА в тень Земли (
) и выхода из нее (
);
, Е2 - соответствующие моментам
и
эксцентрические аномалии.
Значения и Е2 определяются по истинным аномалиям
и
по соотношению
. Истинные аномалии
и
находятся (при известной ориентации плоскости орбиты) либо аналитически, либо с помощью геометрического построения.
В частном случае для орбит, близких к круговым (е ~ 0), на основании уравнения (2.2) может быть получено следующее приближенное соотношение для определения времени пребывания КА на теневом участке орбиты ( ):
где = 6371,1 км - радиус Земли; Н - высота круговой орбиты над поверхностью Земли;
- период обращения КА на орбите, с;
= 3,986-105 км3/с2 - гравитационный параметр Земли.
Время пребывания КА на солнечном участке орбиты (если пренебречь наличием участка "полутени" орбиты)
.
При = 0° орбита КА полностью освещается Солнцем - "солнечная" орбита. При
= 90° орбита "теневая" с максимальной продолжительностью теневого участка.
Определение угловых коэффициентов планетного облучения гермоконтейнера
Угловыми коэффициентами и
определяются доля падающего на поверхность КА собственного планетного излучения (
) и доля отраженного от планеты солнечного излучения (
).
Исходные выражения для нахождения локальных угловых коэффициентов и
- в подразд. 1.2:
где - угол, определяющий ориентацию локальной элементарной площадки поверхности; щ - угол между направлениями Земля - КА и Земля - Солнце;
- телесный угол обзора планеты.
Расчетные соотношения для осредненных значений угловых коэффициентов и
зависят от формы поверхности КА, его ориентации и в общем случае достаточно сложны.
Для наиболее простой, сферической формы КА осредненные угловые коэффициенты и
находятся по соотношениям [9]
где - угол между местной вертикалью и направлением, касательным к земной поверхности (угол 2
является сечением телесного угла обзора планеты);
- зенитное расстояние Солнца (угол между направлениями Земля - КА и Земля — Солнце).