Wärmeaufnahme

Wärme kann durch folgende Quellen aufgenommen werden:

• Sonnenstrahlung:

${\displaystyle P_{\text{Sonne}}=\alpha _{\text{Sat}}\cdot A_{\text{eff}}S\cdot \cos \varphi }$

mit Absorptionsgrad ${\displaystyle \alpha _{\text{Sat}}}$ (geschluckte Strahlung/Gesamtstrahlung), effektive Fläche bezüglich Sonne ${\displaystyle A_{\text{eff}}}$, Solarkonstante ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle \left(1367\,\mathrm {\tfrac {W}{m^{2}}} \right)}$, relativer Winkel ${\displaystyle \varphi }$

• Albedo (von der Oberfläche eines Himmelskörpers z. b. der Erde reflektiertes Sonnenlicht):

${\displaystyle P_{\text{Albedo}}=\alpha _{\text{Albedo}}A_{\text{eff}}\cdot S\cdot 0{,}35\cdot \cos \varphi \left({\frac {R_{\text{Erde}}}{R_{\text{Sat}}}}\right)^{2}}$

mit Absorptionsgrad ${\displaystyle \alpha _{\text{Albedo}}}$, effektive Fläche bezüglich Albedo ${\displaystyle A_{\text{eff}}}$, Solarkonstante ${\displaystyle S}$, Reflexionsgrad der Albedo, relativer Winkel ${\displaystyle \varphi }$, Erdradius ${\displaystyle R_{\text{Erde}}}$, Bahnradius ${\displaystyle R_{\text{Sat}}}$

• Erdwärme: ${\displaystyle P_{\text{Erde}}=\varepsilon _{\text{Erde}}\cdot A_{\text{Erde}}\cdot 250{\frac {W}{m^{2}}}\left({\frac {R_{\text{Erde}}}{R_{\text{Sat}}}}\right)^{2}\cos \varphi _{\text{Erde}}}$

mit Emissionsgrad der Erde ${\displaystyle \varepsilon _{\text{Erde}}}$, die vom Satellit aus sichtbare Fläche der Erde ${\displaystyle A_{\text{Erde}}}$, emittierte Leistung, Winkel bezüglich der Erde ${\displaystyle \varphi _{\text{Erde}}}$, oder entsprechend bei anderen Himmelskörpern.

• Weltraumstrahlung:

${\displaystyle P_{\text{Weltraum}}=A\cdot \varepsilon \cdot \sigma \cdot T_{\text{Weltraum}}^{4}\cdot e_{\text{Weltraum}}}$

mit Emissionsgrad des Weltraums ${\displaystyle \varepsilon }$, Stefan-Boltzmann-Konstante ${\displaystyle \sigma }$, Temperatur des Weltraums ${\displaystyle T_{\text{Weltraum}}=4\,\mathrm {K} }$ (meist vernachlässigbar)

• Dissipation: ${\displaystyle P_{\text{Disp}}}$
• Aerodynamische Aufheizung: Bei sehr erd- oder planetennahen Bahnen ist auch eine Energieaufnahme durch Reibung an der Erdatmosphäre (aerodynamische Aufheizung) möglich und mit zu berücksichtigen.

Wärmeübertragung zu anderen Bestandteilen

Die Wärmeübertragung zu anderen Teilen eines Raumflugkörpers kann erfolgen durch:

• Konvektion
• Wärmeleitung
• Wärmestrahlung

Wärmeabgabe in den Weltraum

Die einzige Möglichkeit, Wärme im Weltraum wieder abzugeben, ist die Abstrahlung in den Weltraum:

${\displaystyle P_{\text{Abstrahlung}}=-A\cdot \varepsilon \cdot \sigma \cdot T^{4}}$

Meist werden dafür spezielle Radiatoren verwendet, die für korrekte Funktion nicht dem Sonnenlicht ausgesetzt werden dürfen. Für sonnennahe Missionen kann es erforderlich sein, das gesamte Satellitendesign auf die Gestaltung der Abstrahlflächen abzustimmen.