Abstract
This paper discusses the efficient high fidelity calculation of external thermal loads of a spacecraft on its orbit. Thermal loads to a spacecraft consist of three major components, direct solar radiation, earth reflection of solar rays, and earth irradiation. With the assumption that both earth reflection and earth emission are diffuse, thermal loads from earth surface divided into pieces of segments to satellite surfaces are individually calculated and summed over. By using analytical integration of both reflected and emitted heat load by earth, high rate of numerical convergence is achieved and the results are even exactly calculated in special cases. Moreover, KD tree ray tracing is employed in the calculation of thermal load to determine whether the radiated ray is obstructed or not by satellite structure.
본 논문은 우주선의 우주궤도 상에서 받는 외부 열원을 효과적이고 정확하게 계산할 수 있는 방법에 대해 논한다. 우주 외부 열원은 크게 태양직사광, 지구반사광, 지구복사열 세가지로 구분할 수 있다. 본 논문은 지구반사광과 지구복사열이 확산반사 및 방사를 따른다고 가정하고 지구표면을 다수의 구역들로 분할하여 이들과 인공위성 표면과의 반사/복사열을 계산하여 합산하였다. 본 연구에는 이들의 엄밀 적분식을 적용하여 수렴성을 극대화하였으며 많은 경우 정확한 결과를 가져올 수 있음을 알 수 있다. 그리고 외부 열원과 위성 표면 사이의 광선 차폐를 판단하기 위해 KD Tree Ray Tracing을 적용한 인공위성 궤도 열하중 계산 알고리즘을 개발하였다.