저궤도 관측위성의 광학탑재체는 궤도에서 임무수행을 뒷받침하는 위성 본체와 열적으로 분리되어 각각 독립된 열제어를 할 수 있도록 개발된다. 광학탑재체는 내부에 작동하는 동안에 높은 발열량으로 순간적으로 온도가 상승하는 부품 박스인 FPA(Focal Plane Assembly)의 열을 외부로 방출하기 위한 히트파이프, 방열판으로 구성된 냉각 장치(Cooling Unit)를 가지고 있다. 이러한 냉각 장치는 고온 조건에서 내부 발열을 빠르게 외부로 방출할 수 있는 히트파이프의 성능과 충분한 면적의 방열판 면적을 확보하도록 설계되어야 하고, 동시에 저온 조건에서 최저 온도 이상을 유지하는 위한 히터설계도 포함해야 한다. 본 연구에서는 먼저 FPA 냉각 장치의 열제어 요구조건과 현재 열설계 기준의 열해석 결과를 통하여 히터설계에 대한 검토와 설계 제한 조건을 분석을 하였다. 또한 열해석을 이용한 효율적이고 경제적인 위성 히터설계 방식을 제시하고, 이것을 FPA 냉각 장치의 히터설계에 적용하여 개선된 히터설계 요소를 찾았다.
The electro-optical payload of a low-earth orbit satellite is thermally decoupled with the bus, which supports a payload for a mission operation. The payload has a cooling unit of FPA(Focal Plane Assembly) which has a thermal behavior increasing its temperature instantly during an operation in order to dissipate a waste heat into the space. The FPA cooling unit should include a radiator and heatpipes with a sufficient performance in worst hot condition, and a heater design to maintain its temperature above a minimum allowable temperature in the worst cold condition. In this paper, we analyzed the thermal requirements and the heater design constraints from the thermal analysis results for the current thermal design of the FPA cooling unit and the design elements of the better heater design were found.
