Poletová termální analýza družice QARMAN

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá poletovou termální analýzou družice QARMAN za účelem identifikace poruchového komponentu. V první části teze je provedena teoretická rešerše vesmírného prostředí. Jak to ovlivňuje návrh a správnou funkci družice ve vesmíru, a jak se vyhnout případným poruchám způsobeným těmito vlivy. V následující kapitole jsou pak uvedeny základní druhy a mechanismy přenosu tepla ve vesmíru.Ve druhé části této práce je proveden rozbor mise QARMAN. Jsou zde shrnuty jednotlivé fáze mise od startu až po ukončení provozu, ale také konstrukční řešení, tepelná ochrana a návrh subsystémů družice.V praktické části je detailně zpracovaný postup termální analýzy. Nejprve se věnuji korelaci termovakuového testu,ve které bylo cílem dosáhnout konvergence mezi naměřenými daty z experimentu a simulace. Po dosažení jistých kritérií je úspěšně korelovaný model použit pro simulaci družice na oběžné dráze. Vzhledem k dostupnosti dat z oběžné dráhy byl nejprve model znovu korelován pro měsíc květen, abych se ujistil, že model reaguje stejně tak, jako v reálu a následně jsem přešel k poslední, klíčové fázi projektu. Tím byla simulace měsíce července. Tento měsíc QARMAN přestal odpovídat a za předpokladu, že je simulace provedena správně, bylo možné odečíst teploty kritických a podezřelých systémů družice a určit tak, který komponent s největší pravděpodobností selhal.

This diploma thesis is focused on post-flight thermal analysis of QARMAN CubeSat for a purpose of failure component identification. In the first part of the thesis is conducted theoretical research of space environment. How does it affect spacecraft design and proper function in space, and how to avoid eventual defects caused by this environment. In the next chapter, the heat transfer mechanisms in space are broken down. The second part of the thesis analyses the QARMAN mission. There is a summary of mission phases from the start till the termination of the operation. The structural, thermal protection and system design are included. The experimental part is detailed the thermal analysis procedure. At first, the thermal vacuum test correlation is pursued. Its goal is to reach a certain convergence between the real experimental data and the simulation. After meeting the criteria for a successful correlation, the orbital simulation was performed. Given the availability of the orbital data, the correlation for May events took place. The goal was to verify, that the geometrical model responds the same as in orbit and then the last, key phase of the project was carried out. It was the July simulation. During this time QARMAN stopped responding and assuming the correctness of the model, it was further possible to subtract the temperatures of the critical and suspicious systems and determine so the most probable failure cause.