해석해를 이용한 발사시 위성체 열해석

발사시 fairing jettison-separation의 과정에서 발사체에 탑재된 위성체가 우주환경에 노출이 되어 태양광, 지구복사, Albedo, free molecular heating 등의 여러 가지 열환경의 직접적인 영향을 받게 된다. 이 때, 위성체 중에서 발사체의 진행 방향으로 최외각에 위치한 payload box가 worst hot condition의 조건을 만족하며 가열되게 된다. Payload box를 하나의 질량으로 가정하고 적용되는 여러 가지 열환경을 고려하여 온도지배방정식을 정리하면 해석해가 존재하는 1차원 미분 방정식을 유도할 수 있다. 이 식으로부터 구한 해석해를 worst hot condition을 만족하는 payload box에 적용하여 발사시 가열에 의한 온도 상승 정도를 예측하고, 그 결과로부터 위성체의 열적 안정성을 비교적 간단한 방법으로 검증할 수 있다.

Satellite mounted on the launch vehicles experiences several environmental heating, such as direct solar flux, Earth IR, Albedo, and free molecular heating during faring jettison-separation launch stage. So, the most outer payload box of satellite is under the worst hot condition. The thermal governing equation is reduced into 1st order ordinary differential equation and analytic solution is acquired if payload box is assumed as a single lumped mass. Applying the analytic solution, we can predict the temperature increase of payload box experienced the worst hot condition, easily.