Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Одним из перспективных направлений развития пилотируемой космонавтики является создание обитаемой лунной базы. Проектирование системы обеспечения теплового режима (СОТР) лунной базы, являющейся сложной технической системой, сопряжено с многими трудностями, среди которых следует выделить существенную неравномерность внешних тепловых потоков на поверхности Луны. При проектировании активных СОТР с использованием радиационных теплообменников (РТО), отводящих тепло из модулей лунной базы на низком температурном уровне, проблемой является повышение температуры лунной поверхности в течении лунного дня до уровня выше температуры излучающей поверхности РТО. В этих условиях конструкции низкотемпературных РТО теряют эффективность вплоть до полной потери работоспособности. Проведены расчеты удельных внешних тепловых потоков, поглощенных РТО, для различных широт лунной поверхности. Расчеты показали, что РТО, расположенные в средних широтах и экваториальной зоне Луны, функционирует в трех режимах [1, 2]. Первый режим, с восхода Солнца и до момента, когда внешний поглощенный тепловой поток становится равным проектному, РТО отводит заданное количество тепла. При дальнейшем подъеме Солнца над горизонтом, РТО работает во втором режиме, когда радиатор еще может отвести некоторое количество тепла, хотя и меньшее, чем расчетное. Третий режим работы наступает, когда внешний поглощенный тепловой поток достигает величины, не позволяющей РТО отводить тепло вообще.
На основании полученных результатов сделан вывод, что обеспечить отвод необходимого количества тепла из гермоотсека жилого модуля лунной базы с использованием хорошо отработанной структуры наружного гидравлического контура модуля, сформированной по аналогии с наружными гидравлическими контурами модулей долговременных космических обитаемых орбитальных станций «Мир» и Международной космической станции для большинства регионов Луны, за исключением полярных зон, не представляется возможным.
Обеспечить тепловой режим модуля лунной базы возможно благодаря установке в наружном гидравлическом контуре СОТР теплового аккумулятора с рабочим веществом на основе реголита. В этом случае наружный гидравлический контур СОТР становится переменной структуры [3, 4]. В утренние и вечерние часы, когда РТО справляется полностью с отводом тепла из модуля лунной базы, теплоноситель из модуля поступает в РТО, отдает тепло и после РТО возвращается в модуль. В момент наступления второго режима работы РТО, в наружный гидравлический контур после РТО по ходу теплоносителя подключается тепловой аккумулятор. Аккумулятор работает в режиме зарядки и отбирает ту часть тепла, которую не смог отвести от модуля РТО. Во время третьего режима работы РТО, когда радиатор перестает отдавать тепло наружной среде совсем, РТО отключается от наружного контура, и все тепло, отводимое из модуля поглощается в тепловом аккумуляторе. В этот период аккумулятор так же работает в режиме зарядки. Когда солнце скрывается за горизонт и наступает лунная ночь, охлажденный теплоноситель из РТО через разделитель потока направляется по двум направлениям. Часть теплоносителя поступает в тепловой аккумулятор. Там теплоноситель нагревается, отбирая тепло у рабочего вещества теплового аккумулятора. Тепловой аккумулятор работает в режиме разрядки. Вторая часть теплоносителя поступает в модуль, где забирает избыточное тепло. Далее из модуля нагретый теплоноситель поступает в смеситель, в который по второй линии поступает нагретый теплоноситель из аккумулятора. Потоки смешиваются и теплоноситель через регулятор расхода жидкости поступает в РТО, где от него отводится тепло.
В результате проведенных исследований сделан вывод, что для обеспечения требуемого температурного режима модулей лунной базы, расположенной в средних широтах и экваториальной зоне, необходимо использование новых подходов для формирования наружного гидравлического контура СОТР. Одним из путей решения проблемы является отвод избыточного количества тепла из модуля базы в течении лунного дня в тепловой аккумулятор с рабочим веществом на основе реголита с последующим отводом его в течении лунной ночи в космическое пространство.
