[发明专利]一种带吸附装置的用于空间探测器冷却的低温制冷系统

说明书

本发明公开了一种带吸附装置的用于空间探测器冷却的低温制冷系统，包括压缩机、传输管、气库、惯性管、热端换热器、回热器、脉管、冷端换热器和吸附装置，吸附装置径向安装在冷端换热器周围，利用冷端换热器的冷阱效应，来吸附真空环境下的气体分子，在提供探测器所需的低温环境的同时，起到维护探测器工作环境清洁的作用。本发明相比传统的加热去污方式，其去污能力更强，去污更加彻底，节约能耗，且设备结构简单，适用于具有不同低温制冷机的空间制冷系统，能够很好的满足空间探测器对环境温度和环境清洁度的需求，保障其在高性能状态下长期稳定运行。

技术领域

本发明属于空间低温制冷领域，特别涉及一种带吸附装置的用于空间探测器冷却的低温制冷系统。

背景技术

对于观测卫星、天文卫星、监测和跟踪卫星等航天器而言，安装在其上的探测器、以及相关光学仪器是完成其工作所必须的部件。为降低这些仪器本身的热噪声，提高成像质量，必须为其配备低温制冷系统以提供一个适合其工作的环境温度。

除此之外，探测器的工作性能还受其环境清洁质量的影响。在航天器工作过程中，其所使用的某些材料在真空条件下会释放出气体分子，主要为水蒸气和二氧化碳分子。而探测器通常和低温制冷机一起被封闭在真空容器中，其采用直接或者间接的方式与冷头相接处，温度接近冷头温度，在空间环境污染条件下相当于一个冷阱，使逸出的气体分子向其汇聚。沉积在其表面，造成污染。当分子沉积在探测器焦平面时，将会严重影响探测器的工作性能，使其不能正常工作。

目前，当探测器焦平面出现分子污染时，通常采用加热方式，来对探测器焦平面进行清洁。但使用加热去污手段效果十分有限，不仅会使探测器的工作被延误，通过加热蒸发的气体分子还会在一定时间内再一次地沉积在焦平面上，又一次造成分子污染，影响其工作质量。

通过在低温制冷机冷端换热器加装一个吸附装置，可以在气体分子向冷端汇聚时，将其捕捉吸附，维护冷头和探测器的清洁，使探测器可以长时间高性能地运行。

发明内容

本发明提供了一种带吸附装置的用于空间探测器冷却的低温制冷系统，与常规除污方式相比更加节能，除污效果好，可以很好的满足空间探测器对环境温度和环境清洁度的需求，保障其在高性能状态下长期稳定运行。

一种带吸附装置的用于空间探测器冷却的低温制冷系统，包括低温制冷机，所述低温制冷机设有冷端换热器以及安装在冷端换热器上的吸附装置，所述吸附装置外表面布有小孔，内部填充有吸附材料。

通过低温制冷机冷端换热器创造的低温条件，使制冷系统和传感器所处的高真空环境中材料释放的污染气体分子在温度足够低的吸附装置表面冷凝沉积，被吸附材料所吸附，并使蒸汽压力降的更低，驱使高真空环境中其他区域的气体分子向其运动，最终将其捕获，达到去污效果。避免探测器焦平面受到气体分子沉积的污染而影响工作性能。

所述的吸附装置由铜、不锈钢或铝等导热材料构成。吸附装置安装在冷端换热器上，其和冷端换热器紧密接触，导热材料可以更好的传递冷端换热器的冷量，使吸附装置表面温度足够低，利于污染气体分子冷凝沉积，被吸附材料所吸附。

作为优选，所述的吸附装置的结构形式可以为圆形、矩形或棱形等。其尺寸大小及安装方式可以根据空间探测器和制冷机的安装情况进行调整。

进一步地，所述吸附装置的结构为圆环、矩形环或棱形环等环状结构，使吸附装置更方便地安装在冷端换热器上。

所述的吸附材料可以是分子筛、活性炭、气体霜等低温吸附材料。

所述的低温制冷机可以是斯特林制冷机、脉管制冷机、J-T制冷机等空间用低温制冷机。

所述的低温制冷机可以是单级、两级或多级低温制冷机；其布置形式可以是U型、同轴型或直线型。