해석적 방법을 이용한 Worst Hot 조건에서 질량변화의 여부에 따른 발사시 열해석

Analytical solutions are developed to predict temperature of a satellite box during launch stage under the assumption of worst hot condition. The considered time period is from fairing jettison to separation of satellite during launch stage. After fairing jettison, a box mounted on outer surface of satellite are exposed to space environments such as direct solar flux, Earth IR, Albedo, and free molecular heating. The thermal governing equation is simplified to 1st order ordinary differential equation such that analytic solutions are acquired after the box is assumed as a single lumped mass. The analytical solutions are also available for mass varying box. Finally, the practical application is performed for the case of STSAT-1 launch scenario.

발사단계 중 fairing jettison에서 separation에 이르는 과정에서 위성체의 부품박스가 가지는 온도를 worst hot 조건에 대하여 해석적 방법을 이용하여 구하였다. Fairing jettison 이후에 위성체에 가해지는 외부 열환경과 박스 자체 내부에서의 발열, 박스 자체의 온도에 의한 방사열을 고려하여, 하나의 질량으로 가정할 수 있는 박스에 대한 온도 지배방정식을 해석해가 존재하는 1차 상미분 방정식으로 단순할 수 있었다. 특히, 고려하는 박스의 질량의 변화여부에 따라 해석해가 다른 지배방정식이 유도되었고, 각 경우에 대하여도 단순화된 식 내의 상수항의 조건에 따라 서로 다른 해석해가 존재하였다. 또한, 유도된 해석해를 실제 위성체인 STSAT-1의 worst hot 발사 조건에 대하여 적용하여 위성체 상단에 부착한 부품 박스의 온도를 예측하여 보았고, 이를 통하여 해석해의 유용성을 검증하였다.