Fagstoff

Varmestråling

Publisert: 06.10.2010, Oppdatert: 03.03.2017
Stråling

Utstrålinga frå sola har eit breitt spektrum, frå røntgenstråling til radiobølgjer i kortbølgjebandet. Effekten er sterk og ho utset ein satellitt for stor varmepåverknad.

Sola stråler som ein svart lekam, og når vi reknar med all stråling frå ultrafiolett til infraraudt, vil ho ha ein temperatur på 5 760 gradar. Nitti prosent av den utstrålte energien ligg innanfor eit spektrum mellom bølgjelengder på 0,3 og 2,5 mikron, med maksimal intensitet nær 0,5 mikron. I dette spektralområdet varierer ikkje utstrålinga særskilt mykje gjennom den elleveårige solsyklusen. Sola ser ut til å ha ein diameter på 32 bogeminutt.

 

Varmestråling. Illustrasjon.Varmestråling: direkte sollys, refleksjon frå jordoverflata (albedo) og varmestråling, infraraudt, frå jorda.
Opphavsmann: Gunnar Stette
 

 

Ein satellitt i ei jordbane vil ta imot ein fluks på 1 371 W/m2 når avstanden er lik gjennomsnittavstanden frå jorda til sola, som blir kalla 1 IAU (International Astronomic Unit). Denne intensiteten blir også kalla solkonstanten. Avstanden frå jorda til sola varierer med ± 1,7 % gjennom året. Sidan fluksen varierer med kvadratet av avstanden, vil han variere med ± 3,4 %.

Strålinga frå jorda omfattar reflektert solstråling (albedo) og eigenstråling, varmestråling, som kjem av at jorda er ein varm lekam. Eigenstrålinga frå jordoverflata svarar til den som kjem frå ein lekam med ein temperatur på 288 K, mens tilsvarande verdi frå atmosfæren, når han er ugjennomtrengjeleg på grunn av skyer, er 218 K. Gjennomsnittleg verdi ligg på ca. 255 K. Dette er i det infraraude området, og bølgjelengda er hovudsakleg i området 10 til 15 mikron. Drivhuseffekten er knytt til det tilhøvet at den infraraude utstrålinga blir hindra av atmosfæren, mens solstrålane rundt 0,5 mikron slepp igjennom inn til jorda.

Jordstrålinga i den avstanden frå jorda som svarer til den geostasjonære bana, utgjer mindre enn 40 W/m2, og det er mykje lågare enn solstrålinga. I låge jordbaner derimot kan jordstrålinga ha stor innverknad på den termiske balansen i ein satellitt. Det kjem av at jorda fyller ein mykje større romvinkel.

Verdsrommet elles er kaldt, ca. 4 K, eller ca. –268 gradar Celsius. Det vil seie at dei flatene på ein satellitt som vender mot verdsrommet, blir kjølte kraftig ned.

I tillegg til sollyset kan vi seie at ein satellitt er omgitt av ein viss romvinkel jord med temperatur 255 K, og i resten av romvinkelen eit verdsrom med ein temperatur på 4 K.

Når ein satellitt kjem inn i jordskuggen, vil temperaturen raskt gå ned. Lågbanesatellittar kan halde seg ein stor del av tida i jordskuggen, mens geostasjonære satellittar vil passere jordskuggen i løpet av opp til 70 minutt rundt midnatt nokre døgn omkring vår- og haustjamdøgn.

I tillegg til å påverke varmebalansen i satellitten vil kraftig solstråling føre til lokal oppvarming av han. Dersom materialet utvidar seg som følgje av oppvarminga, kan det føre til mekaniske deformasjonar. Det kan mellom anna gjere at antennereflektorar endrar form, og da vil dei ikkje lenger vere perfekte speglar for radiobølgjene. Konsekvensen er redusert antennevinning og kanskje avvik i stråleretninga.