【卫星】基于matlab模拟绕地球运行的立方体卫星的热建模

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🔥 内容介绍

立方体卫星（CubeSat）作为低成本、模块化的微小卫星代表，已广泛应用于地球观测、通信中继、科学实验等领域。然而，其绕地球运行过程中面临的极端空间热环境，成为影响卫星性能与寿命的关键挑战 —— 太空中缺乏大气热传导与对流介质，卫星表面温度会在 “日照区” 与 “地影区” 交替中剧烈波动，最高可达 100℃以上，最低可降至 - 100℃以下。这种极端温差可能导致卫星部件失效：例如，锂电池在低温下容量大幅衰减，高温则可能引发电解液泄漏；星载计算机芯片超过工作温度阈值会出现死机或运算错误；结构材料因热胀冷缩产生的应力，长期积累可能导致部件脱落或密封失效。

因此，精准的热建模是立方体卫星设计与任务保障的核心环节。通过热建模，可在卫星发射前模拟其绕地运行全周期的温度变化规律，提前识别高温或低温风险点，优化热控系统设计（如选择合适的热控涂层、布局加热器或热管），确保所有部件在允许的温度范围内稳定工作。例如，用于地球观测的 6U 立方体卫星（尺寸约 10cm×20cm×30cm），其成像传感器需维持在 20±5℃的恒温环境，通过热建模可计算出传感器周围需布置的热管数量与加热器功率，避免因温度波动影响成像精度。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

norm1_local=[1; 0; 0];

norm2_local=[-1; 0; 0];

norm3_local=[0; 1; 0];

norm4_local=[0; -1; 0];

norm5_local=[0; 0; 1];

norm6_local=[0; 0; -1];

T=[cos(acend_node)*cos(w+true_anomoly)-sin(acend_node)*cos(i)*sin(w+true_anomoly)...

              -cos(acend_node)*sin(w+true_anomoly)-sin(acend_node)*cos(i)*cos(w+true_anomoly)...

              sin(acend_node)*sin(i);...

   sin(acend_node)*cos(w+true_anomoly)+cos(acend_node)*cos(i)*sin(w+true_anomoly)...

              -sin(acend_node)*sin(w+true_anomoly)+cos(acend_node)*cos(i)*cos(w+true_anomoly)...

              -cos(acend_node)*sin(i);...

  sin(i)*sin(w+true_anomoly)     sin(i)*cos(w+true_anomoly)        cos(i)];

n1=T*norm1_local;

n2=T*norm2_local;

n3=T*norm3_local;

n4=T*norm4_local;

n5=T*norm5_local;

n6=T*norm6_local;

🔗 参考文献

[1]廖文和.立方体卫星技术发展及其应用[J].南京航空航天大学学报, 2015, 47(6):6.DOI:CNKI:SUN:NJHK.0.2015-06-002.

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