Кратко — какие теплопереносы действительно работают в МЛИ и как их учесть при проектировании, — а затем практические рекомендации по материалам и геометрии.

1) Основные механизмы теплопереноса в МЛИ в космосе

Радиация между экранами. В вакууме это обычно доминирующий механизм через сам пакет экранов: каждая тонкая отражающая плёнка обменивается тепловым излучением с соседними экранами.Теплопроводность по твёрдым связям $каркас,монтажныеточки,строчки,стабилизирующиенити,хомуты$. Эти «тепловые короткие замыкания» часто определяют реальные потери, если их не минимизировать.Передача через остаточный газ. При невысоком вакууме $достаточнобольшоедавление$ газовая проводимость между слоями и к внешней среде становится заметной. При хорошей вакуумной откачке (<<10^-4–10^-5 Torr) этот вклад малы и МЛИ эффективна.Внутреннее излучение/конвекция внутри материалов — в вакууме конвекции нет; «радиационной конвекцией» иногда называют сочетание излучения и потоков газа в недовакуумированных системах, но в строгом вакууме остаётся только лучистая передача.

2) Как количественно учитывать радиационный обмен $практическаямодель$

Для двух параллельных диффузно излучающих пластин $видовойфактор=1$ классическая формула:
q/A = σ $T{1}^4-T{2}^4$ / $1/\epsilon 1+1/\epsilon 2-1$,
где σ — постоянная Стефана–Больцмана, ε1, ε2 — эмиссивности поверхностей.Для множества тонких экранов $идеализированнаяпоследовательностьпараллельныхэкранов$ удобна аналогия с последовательными тепловыми сопротивлениями: каждый экран даёт дополнительное «радиационное сопротивление», поэтому при N экранах поток уменьшается примерно как ~1/$N+1$ при низких эмиссивностях и хорошей изоляции, до момента, когда другие механизмы $контакты,газ$ начинают доминировать. Для точного расчёта используйте метод радости/радиосити $radiosity$ или сетевой метод: для каждого экрана задают уравнение для radiosity Ji = εi σ Ti^4 + $1-\epsilon i$ Gi и связывают через видовые факторы Fi↔j; решают линейную систему для Ji и получают потоки.В сложной 3D‑геометрии/непараллельных слоях лучше применять метод Монте‑Карло трассировки лучей или специализированные радиационные модули в термальном анализе $ThermalDesktop/ESATAN/ANSYS$.

3) Учет переноса через остаточный газ

Поведение зависит от числа Кнудсена Kn = λ/d $\lambda —средняядлинасвободногопробегамолекул,d—толщиназазора$. Режимы:
Kn << 1 $континуум$: q_gas ≈ k_gas A ΔT / d $обычнаяпроводимостьгаза$.Kn ≈ 1 $переходныйрежим$: требуется более сложная коррекция.Kn >> 1 $свободномолекулярныйрежим$: теплопередача пропорциональна давлению p $линейно$ и зависит от коэффициента аккомодации.Практическое правило: при давлении ниже ~10^-5–10^-6 Torr вклад газовой проводимости обычно пренебрежимо мал для стандартных зазоров MLI; при давлении >10^-4 Torr газовая проводимость может «съесть» большую часть выигрыша от дополнительных экранов.Для расчёта в свободном молекулярном режиме используют уравнения соотношения потока с давлением и средними скоростями молекул — в большинстве проектных расчётов проще оценивать критическое давление, при котором газовый вклад = другие потери, и требовать вакуум не хуже этого уровня.

4) Теплопроводность по твёрдым контактам

Контакты между экранами $сжатие,швы,строчки$, монтажные ленты, каркас — часто главный путь утечки.Меры сокращения:
минимизировать площадь контакта и толщину проводников $узкие,тонкиемонтажныеножки,длинныетонкиестойки$;использовать материалы с малой теплопроводностью $вместах,гденуженкаркас—G10/FR4,Vespel,тефлоновыепрокладки,кевларовыеленты/нитки;там,гдетребуетсявысокаяпрочностьинизкаяпроводимость—тонкиетитановыеэлементыиликомпозиты$;применить тепловые разрывы и интерцепторы $термальные«степы»$, перехватывающие поток на промежуточных температурных уровнях.

5) Выбор материалов и их свойства

Отражающие экраны: алюминизированная Mylar или Kapton — стандарт. Малые эмиссивности в ИК: алюминированные покрытия $\epsilon \approx 0.02–0.1взависимостиотпокрытияиповерхности$. Золочёные покрытия дают низкую ε, но дороже/деликатнее.Подкладки/спейсерные волокна: полиэфирные $Dacron$ нетканые слои или тонкая сетка для предотвращения плотного контакта экранов.Крепёж/держатели: материалы с низкой теплопроводностью — Vespel, G10, армированные композиты, кевларовые ленты; титан и нержавейка имеют более высокую проводимость, но используются, если нужны прочность/жёсткость.При выборе покрытия учитывать устойчивость к космическому воздействию: осаждение, уф‑разложение, микрометеороиды.

6) Геометрические факторы и практические правила

Количество экранов: типично 10–30 слоёв для стационарных космических аппаратов. При N→большом отдача уменьшается, но отдача закономерно убывает менее эффективно после некоторого числа — предел устанавливают контакты и газ.Зазор между экранами: несколько сотен микрон до 1–2 мм. Слишком маленький зазор повышает контактную проводимость, слишком большой — не даёт преимуществ по массо‑габаритам и усложняет конструкцию.Сжатие/степень разуплотнения: избегать сжатия пакета при монтажe в местах крепления — локальные «термошты» значительно ухудшают эффективность.Ориентация и перехват излучения: для многотемпературных систем целесообразно делать ступенчатую изоляцию $экранымеждугорячимэлементомипромежуточнымщитомит.д.$, применять радиационные перехватчики $sunshields$ для снижения окупаемого излучения.

7) Практическая методика проектирования и верификации

Моделирование:
Составьте термальную сеть: узлы — экраны + точки крепления + узлы воздуха $еслиесть$.Для радиационного обмена используйте либо аналитические формулы $параллельныепластины$, либо radiosity/видовые факторы для более сложных геометрий.Добавьте проводимость по структуре и контактные сопротивления.Добавьте модель газовой проводимости в зависимости от допустимого давления $Knudsen$.Выполните расчёт чувствительности: число слоёв, емиссии, давление, число и размер крепежей.Тестирование: обязательны испытания в термовакуумной камере с полноразмерными образцами и реальными креплениями — измерения в реальной вакуумной среде дадут окончательную верификацию модели.

8) Рекомендации/итоговые принципы

В чистом вакууме $хорошаяоткачка$ радиация — главный вклад; уменьшайте эмиссивность экранов $алюминизация$ и увеличивайте число экранов до тех пор, пока другие потери не станут доминировать.Уделите особое внимание конструкции креплений: минимизация тепловых мостов часто даёт больший эффект, чем добавление нескольких экранов.Обеспечьте и контролируйте вакуум — при «плохом» вакууме МЛИ теряет смысл.Простейшая рабочая формула для оценки двух экранов $параллельныепластины$ — пользуйтесь ею как быстрым чек‑пойнтом; для окончательного расчёта используйте radiosity/численное моделирование и испытания.

Если хотите, могу:

привести пример расчёта сетевой модели для трёх экранов с конкретными ε и температурами;оценить влияние давления $газа$ для ваших размеров зазора;предложить конкретные материалы и толщины в зависимости от массы/прочности/бюджета.