宇宙環境熱解析 — CAE用語解説

まさにそこが宇宙環境熱解析の核心だよ。真空中では対流が使えないから、放熱手段は輻射だけ。さらに入熱源として太陽光（約1361W/m²）、地球アルベド（太陽光の反射）、地球赤外放射の3つがあって、これらが軌道位置によって刻々と変わる。衛星の各面がどの方向を向いているかで温度が全然違うんだ。

低軌道衛星だと、太陽照射面は+150℃以上、地球の影に入ると-150℃以下になることもある。1周90分の間に300℃の温度変動を繰り返すんだ。電子機器は-20℃〜60℃くらいで使いたいから、MLI（多層断熱材）やヒーター、ラジエーターパネルで温度を制御する設計が必須なんだよ。

輻射の扱いが特殊だから、専用ツールが使われることが多い。ESATAN-TMSやThermal Desktop（SINDA/FLUINT）が代表的。ビューファクター計算（どの面がどの面を「見ている」か）をモンテカルロ法で求めて、軌道上の太陽・地球との角度関係を時刻歴で追跡するんだ。

基本となる熱伝導方程式はこれ。宇宙環境ではQの項に太陽入射と輻射放熱（σεT⁴）が入るのがポイントだ。

バッテリーは低温に弱いから、エクリプス中はヒーターで加温する設計が普通だよ。そのヒーター電力も衛星全体の電力バジェットに入るから、熱設計と電力設計は密接にリンクしている。だからこそ初期段階で精度の高い熱解析が求められるんだ。

放射冷却と輻射伝熱が核心概念だね。地上の熱解析とは支配的な伝熱モードが全然違うから、しっかり押さえておいて。

• 放射冷却
• 輻射
• 太陽光

そうだね。しかも打ち上げたら修理できないから、ワーストケース（最高温・最低温）の両方で余裕を持った設計が必要。宇宙熱設計は「やり直しが効かない」という点で、解析の精度がものすごく重要な分野なんだ。