Thermal Analysis and Control of MIST CubeSat

• Main Author: Chandrashekar, Shreyas
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för elektro- och systemteknik (EES) 2017
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-200929

The thermal analysis and control provides the necessary means to control the temperatureof the satellite during the harsh conditions in space. MIST CubeSat presents a challengingtask to design such a system with its various payloads and subsystems on board. Thisthesis report aims to describe the modelling and design of the thermal control systemdeveloped for MIST CubeSat in detail.Each of these payloads and subsystems have different thermal requirements that has tobe met in order to maintain thermal equilibrium. Hence in this project, all the units aregiven equal importance for the analysis to ensure the safety. A detailed thermal modelof MIST CubeSat was developed using Systema-Thermica software. With this model,three different thermal cases such as the Hot Operational case, Cold Non-Operationaland Operational cases were analysed. Furthermore, an initial dissipation profile for allthe units present in the CubeSat was created for the thermal analysis. Based on thetemperatures obtained, a thermal control system was designed to maintain the thermalbalance between the satellite and the environment. This report also gives details of theassumptions made at certain points of the analysis.The thermal control system for MIST CubeSat consists of both passive and active means.The passive means includes the use of thermal tapes on some of the payloads and subsystemson board. It was observed that the passive means were not enough to maintain thetemperatures and hence active systems such as heaters were implemented for certain units.The results indicate that not all the payloads are within the tolerable limits and hencefurther development of the thermal control system is needed. Lastly the results includethe overall design changes made in the model and a conclusion along with a possibility offuture work has been discussed. === Termisk analys och kontroll förser de nödvändiga metoderna för att kontrollera temperaturenpå satelliten under de extrema omständigheterna i rymden. MIST CubeSat presenteraren utmanande uppgift i att designa ett sådant system med dess olika nyttolasteroch delsystem ombord. Denna rapport syftar till att beskriva i detaljerad modelleringoch designen av den termiska kontrollen som har utvecklats för MIST CubeSat.Var och en av dessa nyttolaster och delsystem har olika termiska krav som måste uppfyllasför att upprätthålla termisk jämvikt. Därför i detta projekt, alla enheter ges likastor betydelse för analysen för att kunna garantera dess termiska jämvikt. En detaljeradtermisk modell av MIST CubeSat har utvecklats med hjälp av Systema-THERMICA programvara.Med denna modell, tre olika termiska fall har analyserats; Varmt operativtfall, Kallt icke-operativt samt kallt operativa fall. Experimentens och del systemens dissipationsprofilkommer ha betydelse för temperaturen av enheten och en förenklad profil förde olika enheterna har implementerats i denna termiska modell. Baserat på de temperaturersom erhölls, ett termiskt styrsystem var konstruerad för att bibehålla den termiskajämvikten mellan satelliten och omgivning. Denna rapport presenterar också detaljer omde antaganden som gjorts vid vissa moment i analysen. Det termiska styrsystem för MIST CubeSat består av både passiva och aktiva metoder.Den passiva metoden inkluderar användning av termisk tejp på en del av nyttolasterna ochdelsystemen ombord. Det kunde konstateras att den passiva metoden inte var tillräckligtför att bibehålla temperaturerna och därmed aktiva system, såsom värmare användas förvissa enheter. Resultaten tyder på att inte alla nyttolaster ligger inom acceptabla gränseroch därmed ytterligare utveckling av den termiska styrsystem behövs göras. Slutligen,resultaten inkluderar de övergripande konstruktionsändringar som gjorts i modellen samten slutsats om möjlighet till framtida arbete har diskuterats.