[发明专利]一种宽温区空间环境模拟试验系统及方法

说明书

本发明提供了一种宽温区空间环境模拟试验系统，包括真空容器、外热沉、内热沉、低温电磁阀、GM制冷机和程序控温模块；外热沉和内热沉依次安装固定在真空容器内部，外热沉内设有液氮管路，低温电磁阀连接到外热沉的液氮管路中，GM制冷机与内热沉相连接。本发明通过液氮系统和GM制冷机的结合，设置外热沉和内热沉，并通过对内热沉外表面的抛光镀亮镍处理，有效减小了20K下外热沉对内热沉的热辐射负载，从而实现了大型真空容器内部低于20K极低温环境的获得；通过设置电磁接触开关，弥补了GM制冷机在高温工况下制冷功率的不足。

技术领域

本发明涉及空间环境测试的技术领域，具体地，涉及一种宽温区空间环境模拟试验系统及方法。

背景技术

空间环境模拟试验系统是模拟高空及太空的低压真空环境、太阳辐照环境和冷黑环境等的设备，随着军工领域航天器的新技术发展，如暗物质探测，引力波探测，高分辨率光学观测等新的载荷发展以及临近空间探测技术的潜在需求，对空间环境模拟试验的温度范围和温度控制精度等，提出了更高的要求。

在公开号为CN101576359A的中国发明中公开了一种用于空间环境模拟试验设备低温流程系统的部件，特别涉及空间环境模拟试验设备液氮酒精双介质兼容热沉系统。该热沉系统可允许液氮和酒精共用同一流道，并能安全切换，通过二种介质的切换使热沉的温度从-163℃～+50℃间可调。热沉系统由热沉主体、热沉表面电阻温度传感器、酒精加热器、波纹软管外圆周测温电阻传感器、排酒精阀、辅助排酒精箱、氮气吹除阀和氮气气源组成。热沉主体为鱼骨式结构，由上总管、下总管、带肋片支管、波纹软管、辅助排液管焊接而成；带肋片支管由金属管和金属肋片焊接而成；波纹软管部位安装蒸发酒精加热器。

因此，将温度范围拓宽至20K-400K，并实现温度的高精度控制，以同时满足更多大型航天器，比如大型光学遥感载荷、深空探测航天器部组件和电推进系统等组件的试验要求，可以实现宽温区内连续可控、高精度和高均匀性的大型(直径大于2m)空间环境模拟试验系统已为急需。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种宽温区空间环境模拟试验系统及方法。

根据本发明提供的一种宽温区空间环境模拟试验系统，包括真空容器、外热沉、内热沉、低温电磁阀、GM制冷机和程序控温模块；

所述外热沉和内热沉依次安装固定在真空容器内部，所述外热沉内设有液氮管路，所述低温电磁阀连接到外热沉的液氮管路中，所述GM制冷机与内热沉相连接。

优选地，所述外热沉由外到内分别由防辐射屏、电阻式加热丝、液氮管路、紫铜板和电磁接触开关组成；

防辐射屏为两面抛光的不锈钢板，防辐射屏内表面通过聚四氟乙烯垫块绝热安装电阻式加热丝，紫铜板外表面焊接液氮管路。

优选地，所述外热沉的周向分为四个区；每个区布置一路液氮管路，每路液氮管路通过低温电磁阀单独通液氮进行冷却；每个区布置一路电阻式加热丝，每路电阻式加热丝通过程序控温模块单独进行供电加热。

优选地，所述电磁接触开关固定安装在外热沉紫铜板内表面，通过柔性导热带连接到内热沉外表面，通过通断电控制电磁接触开关的吸合、断开，控制外热沉对内热沉的冷量传递。

优选地，所述内热沉分为四个区，每个区表面积相同，每个区外表面通过导热棒连接到一个GM制冷机上，每个区内表面连接一路电阻式加热片；每相邻两个区通过半圆形的柔性连接片连接在一起。

优选地，所述内热沉和柔性连接片材料为无氧铜，外表面抛光镀亮镍，发射率小于0.1，内表面喷黑漆，发射率＞0.9。

优选地，所述电阻式加热丝和电阻式加热片都连接到程序控温模块中的加热电源，外热沉每个分区布置一个PT100温度传感器，内热沉每个分区布置一个硅二极管温度传感器。