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用于減少從航天器脫氣的揮發(fā)性可冷凝材料的污染限制器

閱讀：821發(fā)布：2020-05-08

專利匯可以提供用于減少從航天器脫氣的揮發(fā)性可冷凝材料的污染限制器專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 涉及用于減少從 航天器 脫氣的揮發(fā)性可冷凝材料的污染限制器。該污染限制器包括具有內(nèi)部的主體。入口 流體 聯(lián)接到主體的內(nèi)部。集電板位于主體的內(nèi)部。紫外(UV) 光源 指向集電板的表面。外部排出口流體聯(lián)接到主體的內(nèi)部。來自航天器的揮發(fā)性可冷凝材料在經(jīng)由外部排出口排出到航天器外部之前通過UV光曝光而光 固化 到集電板。，下面是用于減少從航天器脫氣的揮發(fā)性可冷凝材料的污染限制器專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種用于航天器的污染限制器，該污染限制器包括：
主體(101)，該主體具有內(nèi)部；
入口(104)，該入口流體聯(lián)接到所述主體的所述內(nèi)部；
集電板(120)，該集電板位于所述主體的所述內(nèi)部；
紫外(UV)光源(110)，該UV光源指向所述集電板的表面；以及
外部排出口(102)，該外部排出口流體聯(lián)接到所述主體的所述內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染限制器，其中所述UV光源包括UV燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染限制器，其中所述UV光源包括UV透明窗口(151)和聯(lián)接到所述UV透明窗口的光隧道(152)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染限制器，其中所述集電板在所述入口和所述外部排出口之間成直線定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染限制器，其中所述集電板包括金屬材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染限制器，其中所述集電板被冷卻。
7.一種航天器，該航天器包括：
一個或多個內(nèi)部隔室(50)；
一個或多個電子部件(60)，所述一個或多個電子部件設(shè)置在所述一個或多個內(nèi)部隔室中，所述一個或多個電子部件在太空條件期間脫氣出揮發(fā)性可冷凝材料(VCM)；以及污染限制器(100)，該污染限制器包括：主體(101)，該主體具有內(nèi)部；入口(104)，該入口流體聯(lián)接到所述主體的所述內(nèi)部并流體聯(lián)接到所述一個或多個內(nèi)部隔室；集電板(120)，該集電板位于所述主體的所述內(nèi)部；紫外(UV)光源(110)，該UV光源指向所述集電板的表面以將所述VCM光固化到所述集電板的所述表面；以及外部排出口(102)，該外部排出口流體聯(lián)接到所述主體的所述內(nèi)部。
8.一種減少揮發(fā)性可凝結(jié)材料(VCM)在航天器的外表面上的沉積的方法，該方法包括：
將從設(shè)置在所述航天器的內(nèi)部的一個或多個電子部件(60)脫氣的VCM引導(dǎo)到集電板(120)；
將UV光引導(dǎo)到所述集電板的表面；并且
將所述VCM光固化到所述集電板的所述表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中引導(dǎo)UV光包括將太陽光引導(dǎo)到所述集電板的所述表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中引導(dǎo)UV光包括引導(dǎo)來自UV燈的光。

說明書全文

用于減少從航天器脫氣的揮發(fā)性可冷凝材料的污染限制器

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本公開的實(shí)施方式涉及從航天器的外表面減少脫氣的揮發(fā)性可冷凝材料，并且更具體地涉及用于在從航天器向外部排出脫氣的揮發(fā)性可冷凝材料之前經(jīng)由諸如紫外(UV)光曝光之類的電磁輻射曝光將脫氣的揮發(fā)性可冷凝材料光固化到集電板上的污染限制器。

背景技術(shù)

[0002] 在航天器中操作光學(xué)和熱學(xué)設(shè)備時遇到的問題之一是來自航天器的脫氣污染。在外太空存在的高真空和極端溫度條件下，有機(jī)材料(例如用于制作和封裝集成電路、印刷電路板和其他電子組件的介電材料)從航天器揮發(fā)并脫氣。揮發(fā)的有機(jī)材料或揮發(fā)性可冷凝材料(VCM)冷凝并沉積在航天器的暴露表面上，例如光學(xué)和熱設(shè)備的暴露表面。產(chǎn)生的有機(jī)材料的沉積形成了干擾航天器性能和壽命的涂層。VCM污染使太陽能電池板、熱控制表面、照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、傳感器、探測器，鏡子等的功能失真或降低其性能和壽命。
[0003] 航天中心和機(jī)構(gòu)已經(jīng)制定了評估和批準(zhǔn)可用于航天器的有機(jī)材料的程序，以通過將經(jīng)批準(zhǔn)的有機(jī)材料限于在某些測試方法下具有一定量脫氣的材料來減少VCM沉積物。這些經(jīng)批準(zhǔn)的有機(jī)材料提高了航天器的制造成本。即使使用經(jīng)批準(zhǔn)的有機(jī)材料，這些經(jīng)批準(zhǔn)的有機(jī)材料也不能充分控制航天器的VCM污染，從而導(dǎo)致航天器的功能和壽命降低。選擇性的外部排出路徑和結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)在航天器中用于定向控制VCM遠(yuǎn)離敏感表面。然而，這種設(shè)計在控制VCM污染方面的效果有限。具有吸收材料(例如沸石)的過濾器已用于捕獲脫氣的有機(jī)材料。然而，這種過濾器的壽命有限，因?yàn)槲詹牧峡赡軆H吸收有限量的有機(jī)材料，導(dǎo)致過濾器失效或堵塞。
[0004] 因此，需要一種改進(jìn)的航天器來控制脫氣的VCM污染。發(fā)明內(nèi)容
[0005] 一個實(shí)施方式包括用于航天器的污染限制器。該污染限制器包括具有內(nèi)部的主體。入口流體聯(lián)接到主體的內(nèi)部。集電板位于主體的內(nèi)部。紫外(UV)光源指向集電板的表面。外部排出口流體聯(lián)接到主體的內(nèi)部。來自航天器的揮發(fā)性可冷凝材料在經(jīng)由外部排出口排出到航天器外部之前通過UV光曝光而光固化到集電板。
[0006] 一個實(shí)施方式包括航天器。該航天器包括：設(shè)置在航天器的內(nèi)部隔室中的電子部件。在空間條件期間，電子部件會脫氣出VCM。航天器包括污染限制器。該污染限制器包括具有內(nèi)部的主體。入口流體聯(lián)接到主體的內(nèi)部并且流體聯(lián)接到航天器的內(nèi)部隔室。集電板位于主體的內(nèi)部。紫外(UV)光源指向集電板的表面以將VCM光固化到集電板的表面。外部排出口流體聯(lián)接到主體的內(nèi)部。
[0007] 一個實(shí)施方式包括減少VCM在航天器的外表面上的沉積的方法。該方法包括將從設(shè)置在航天器內(nèi)部的電子部件脫氣的VCM引導(dǎo)至集電板。UV光被引導(dǎo)到集電板的表面。將VCM光固化到集電板的表面上。附圖說明
[0008] 因此，可以參考方面(附圖中示出了這些方面中的一部分)獲得用以能詳細(xì)地理解本公開的上述特征的方式、以上簡要概述的本公開的更具體的描述。然而，應(yīng)注意，附圖僅示出了本公開的典型實(shí)施方式，因此不應(yīng)認(rèn)為是對本公開范圍的限制，因?yàn)楸竟_可允許其他同等有效的實(shí)施方式。
[0009] 圖1是航天器的某些實(shí)施方式的三維視圖的示意圖。
[0010] 圖2是包括污染限制器的航天器主體的某些實(shí)施方式的剖面示意圖。
[0011] 圖3是污染限制器的一個實(shí)施方式的剖面示意圖。
[0012] 圖4是污染限制器的另一個實(shí)施方式的剖面示意圖。
[0013] 圖5是污染限制器的又一個實(shí)施方式的剖面示意圖。
[0014] 圖6是污染限制器的再一個實(shí)施方式的剖面示意圖。
[0015] 圖7是與傳統(tǒng)航天器相比具有污染限制器的航天器的某些實(shí)施方式的三維視圖的示意圖。
[0016] 為了便于理解，在可能的情況下，使用相同的附圖標(biāo)記來表示附圖中共有的相同元件?？梢灶A(yù)期，一個實(shí)施方式中公開的元件可以有利地用于其他實(shí)施方式而無需具體敘述。

具體實(shí)施方式

[0017] 在下文中，參考本公開的實(shí)施方式。然而，應(yīng)該理解的是，本公開不限于具體描述的實(shí)施方式。相反，預(yù)期以下特征和元件的任何組合(無論是否與不同實(shí)施方式相關(guān))實(shí)施和實(shí)踐本公開。此外，盡管本公開的實(shí)施方式可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)于其他可能的解決方案和/或優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但是給定的實(shí)施方式是否實(shí)現(xiàn)特定優(yōu)點(diǎn)不是對本公開的限制。因此，以下方面、特征、實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)僅是說明性的，并且不被認(rèn)為是所附權(quán)利要求的要素或限制，除非在權(quán)利要求中明確地陳述。同樣地，對“本公開”的提法不應(yīng)被解釋為本文公開的任何發(fā)明主題的概括，并且不應(yīng)被視為所附權(quán)利要求的要素或限制，除非在權(quán)利要求中明確地陳述。
[0018] 本文中使用的術(shù)語“頂部”、“底部”，“上方”、“下方”、“之間”，“在……上”以及其他類似術(shù)語是指相對位置。術(shù)語的相對位置不將層定義或限制為矢量空間取向。
[0019] 術(shù)語“包含”包括“基本上由……構(gòu)成”的子集含義，并且包括“由……構(gòu)成”的子集含義。
[0020] 在某些實(shí)施方式中，來自航天器內(nèi)部的脫氣VCM被重定向到污染限制器。VCM包含在污染限制器中。紫外光(UV)源導(dǎo)致污染限制器內(nèi)的VCM的光固化。在航天器外部排放的VCM的量被最小化或甚至消除。污染限制器實(shí)現(xiàn)有限的VCM污染或無VCM污染的航天器的光學(xué)、熱和/或外部表面。
[0021] 圖1是航天器10(例如衛(wèi)星)的某些實(shí)施方式的三維視圖的示意圖。然而，根據(jù)本公開的方面，可以預(yù)期使用包括載人航天器、載人軌道和無人航天器的其他航天器。如圖1中所示，航天器10是處于展開位置的衛(wèi)星。航天器10包括主體12。主體12可以是矩形形狀、圓柱形形狀、球形形狀、多邊形形狀、任何合適的形狀及其組合。航天器10可以采用任何合適的形式和配置，這取決于航天器10的應(yīng)用。例如，航天器10可以包括用于與航天器總線對接的適配器環(huán)13。
[0022] 航天器10可以包括一個或多個熱控制表面，例如散熱器、專用涂料、熱毯、鏡面或其組合。熱控制表面從航天器10輻射或排除熱。例如，涂層或?qū)Ｓ猛苛?6可以施加到主體12的外表面，以增加主體對太陽熱輻射的輻射率。在另一個實(shí)施例中，主體12的外表面可以是鏡面以反射太陽電磁輻射。在另一個實(shí)施例中，具有鏡面的熱毯可以覆蓋主體12以反射太陽電磁輻射。在另一個實(shí)施例中，一個或多個散熱器面板14可以安裝到主體12。航天器10的熱源(例如航天器10的發(fā)熱電子器件)可以緊鄰散熱器面板14設(shè)置或者經(jīng)由一個或多個熱管聯(lián)接到散熱器面板14以向散熱器面板14輻射熱，散熱器面板14進(jìn)而將熱輻射到外太空。熱管可以含有傳熱流體以將熱從熱源傳導(dǎo)到散熱器面板14。傳熱流體可以在熱管內(nèi)循環(huán)以幫助將熱傳遞到散熱器面板14。散熱器面板14可以可選地由專用涂料16、熱毯覆蓋和/或具有鏡面以增加散熱器面板14的輻射率。
[0023] 航天器10可以包括連接到主體12的太陽能電池板20，以向航天器10提供電力。航天器10可以包括儀器22(包括但不限于照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、傳感器、質(zhì)譜儀、光譜儀、離子分析儀器、Langmuir探頭、磁力計、太陽傳感器、地球傳感器和其他儀器)以測量、探測或記錄太空或太空中物體(例如地球、太陽、行星、衛(wèi)星、彗星、人造物體等)。儀器22可包含透鏡、鏡子和其他光學(xué)表面。
[0024] 航天器10可以包括連接到主體12的一個或多個天線30，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。天線可以是任何合適的天線，例如反射器天線、孔徑天線、線天線、天線陣列、螺旋天線和其他合適的天線。
[0025] 圖2是包括污染限制器100的航天器的主體12的某些實(shí)施方式的剖面示意圖，該航天器例如是圖1的航天器10或其他類型的航天器。污染限制器100可以設(shè)置在主體12中或者聯(lián)接到主體12的外表面。污染限制器100具有通向外太空的外部排出口102以及與主體12的內(nèi)部流體連通的入口104。主體12可以包括多個內(nèi)部隔室50(示出了九個，但是可以考慮更多或更少個)。每個內(nèi)部隔室50均具有一個或多個內(nèi)部排出口54，形成朝向污染限制器100的排出路徑56。每個內(nèi)部隔室50均可以包括一個或多個電子部件60。例如，電子部件60可以包括集成電路、記憶存儲器裝置(即短期和/或長期存儲裝置)、處理器、控制器、中央處理單元、印刷電路板和用于航天器操作的其他電子部件。例如，電子部件60可以聯(lián)接到太陽能電池板20、儀器22、天線30和圖1的航天器10的其他航天器部件。電子部件60由介電材料制成，例如有機(jī)或含碳材料。太空環(huán)境(例如極端真空和極端溫度條件)中的介電材料不合需要地產(chǎn)生VCM。VCM由內(nèi)部排出孔54和排出路徑56引導(dǎo)到污染限制器100的入口104。污染限制器100在VCM經(jīng)由外部排出口102排出到外太空之前捕獲由航天器10產(chǎn)生的大部分VCM。當(dāng)航天器10包括一個污染限制器100時，排出路徑56會聚到污染限制器100。如果航天器包括兩個或更多個污染限制器100，則排出路徑56會聚到兩個或更多個污染限制器100。
[0026] 圖3是污染限制器100(例如圖2的污染限制器100)的一個實(shí)施方式的剖面示意圖。污染限制器100包括主體101以及一個或多個UV光源110。UV光源110將UV光引導(dǎo)到集電板
120。例如通過將集電板120聯(lián)接到主體的內(nèi)表面或者通過使用支架、托架等，集電板120被支撐在主體101的內(nèi)部。
[0027] 在某些實(shí)施方式中，UV光源110可以是UV燈。例如，UV燈可以在相對低的功率下(例如在約30瓦特至約100瓦特的范圍內(nèi))操作。UV燈可以提供波長在10納米(nm)至400nm范圍內(nèi)(例如波長在10nm至200nm范圍內(nèi))的電磁輻射。在某些實(shí)施方式中，UV光源110可以將太陽光透射、引導(dǎo)或者反射到集電板120。在這樣的實(shí)施方式中，可以任選地包括UV燈以促進(jìn)多余的UV產(chǎn)生。另選地，當(dāng)將太陽光引導(dǎo)到集電板120時，可以省略UV燈，并且可以利用太陽光作為UV光的唯一來源?？蛇x的光學(xué)裝置154(例如鏡子、百葉窗、透鏡、反射器和/或其他裝置)可以用于將來自UV光源110的UV光進(jìn)一步引導(dǎo)到集電板120?？蛇x的光學(xué)裝置154可以定位成將UV光引導(dǎo)到集電板120的優(yōu)選位置，或者以期望的照明模式引導(dǎo)UV光。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)裝置154引導(dǎo)光遠(yuǎn)離污染限制器100的主體101的內(nèi)表面或遮擋來自污染限制器100的主體101的內(nèi)表面的光，以減輕內(nèi)表面上的沉積。
[0028] 污染限制器100可以包括位于污染限制器100的入口104處的準(zhǔn)直器130或噴嘴，以引導(dǎo)VCM與集電板120接觸。來自UV光源110的UV光導(dǎo)致VCM的光沉積或光固化到集電板120。UV光使VCM一起聚合到集電板120的表面上。一旦VCM光固化到集電板120，另外的VCM就光沉積或光固化在已經(jīng)光固化到集電板120的VCM的頂部上，從而大大地增加可以由單個集電板
120捕獲的VCM的量。一旦VCM光固化到集電板120，VCM就緊密地附著到集電板120(即，包括附著到已經(jīng)附著到集電板的其他VCM)并且不會從集電板120進(jìn)一步揮發(fā)。VCM通過光解裂分開或來自UV光的激發(fā)并與集電板20反應(yīng)(即，包括已經(jīng)附著到集電板的其他VCM)以形成緊密結(jié)合到集電板120上的穩(wěn)定材料。因此，集電板120具有大容量以捕獲在航天器10的壽命期間從航天器10脫氣的VCM。在航天器10的壽命期間，集電板120不需要維護(hù)或更換。然而，如果需要，可以設(shè)想可選地維護(hù)或更換集電板120。
[0029] 集電板120可以由可供VCM固化于其上的金屬(例如鋁)或任何高導(dǎo)熱材料制成。在某些實(shí)施方式中，集電板120被粗糙化或紋理化以增加集電板120的表面積。集電板120的增加的表面積提供了供VCM冷凝于其上的更大的區(qū)域。在某些實(shí)施方式中，集電板120被粗糙化或紋理化以提供UV光截留以增強(qiáng)VCM在集電板120上的初始沉積。
[0030] 在某些實(shí)施方式中，可以被動地冷卻或主動地冷卻集電板以增強(qiáng)VCM到集電板120的表面的光固化?？梢酝ㄟ^使用嵌入集電板120中的冷卻通道、經(jīng)由聯(lián)接到集電板120的散熱片、經(jīng)由鄰近集電板120增加的冷卻流體循環(huán)等來促進(jìn)被動和/或主動冷卻。冷集電板120有助于將VCM冷凝到集電板120的表面上。包括金屬或者另一種高導(dǎo)熱材料的集電板120有助于在被動或主動冷卻期間從集電板120傳遞熱。在一個實(shí)施例中，污染限制器100可以遠(yuǎn)離熱源(例如電子部件60)或遠(yuǎn)離聯(lián)接到熱源的散熱器面板14而設(shè)置在航天器10中或航天器10上。在另一個實(shí)施例中，集電板120可以由聯(lián)接到集電板120的散熱器面板14(圖1中示出)冷卻。
[0031] 集電板120可以與航天器10電接地，以降低集電板120的電弧放電的風(fēng)險。如圖3中所示，集電板120是平坦表面。在其他實(shí)施方式中，表面可以是彎曲的、波狀的或其他類型的表面。附加地或另選地，污染限制器100中可以包括一個以上的集電板120。
[0032] 在圖3的實(shí)施方式中，污染限制器100的入口處的準(zhǔn)直器130將VCM引導(dǎo)到集電板120的中心區(qū)域122。準(zhǔn)直器140或噴嘴位于污染限制器100的外部排出口102處。由于準(zhǔn)直器
130和140，VCM沿著流動路徑150，該流動路徑150從暴露于UV光的集電板120的頂表面的中心區(qū)域122到集電板120的后表面，并且到通向外太空的外部排出口102。集電板120相對于準(zhǔn)直器130、140定位，以最大化接觸集電板120并在其上聚合的VCM的量。在所示實(shí)施方式中，集電板120在準(zhǔn)直器130，140之間成直線定位，以迫使VCM的流動路徑150沿集電板120的表面延伸，從而在VCM暴露在UV光的同時最大化VCM與集電板120之間的接觸時間。在一個實(shí)施例中，污染限制器100可以具有減小的內(nèi)部容積，使得污染限制器100內(nèi)的VCM緊密靠近集電板120定位，從而增加VCM冷凝到集電板上的可能性。在這樣的實(shí)施方式中，可以預(yù)期污染限制器100的主體101可以由UV透明的材料形成(例如，對于給定波長或波長范圍的UV光譜中的光，其光學(xué)透明度為95％或更高的材料)。UV透明材料的實(shí)施例包括但不限于氟化鎂、氟化鈣、石英和藍(lán)寶石。在這樣的實(shí)施方式中，UV光源110可以定位在污染限制器100的主體外部，從而允許內(nèi)部容積進(jìn)一步減小。UV光可以從位于外部的UV光源110穿過光學(xué)透明主體
101朝向集電板120被引導(dǎo)。
[0033] 入口處的準(zhǔn)直器130和外部排出口102處的準(zhǔn)直器140的氣體傳導(dǎo)可以相同或可以不同，以控制VCM跨越集電板的頂表面和/或底表面的停留時間。在某些實(shí)施方式中，準(zhǔn)直器130、140的氣體傳導(dǎo)被設(shè)計成使得VCM跨越用UV光照射的集電板的表面的停留時間在太空條件下約為80分鐘或更長。在太空條件下VCM的脫氣是在航天器10的整個壽命期間發(fā)生的緩慢的低容量過程。在航天器10的壽命期間，VCM的脫氣速率當(dāng)航天器10在太空條件下的部署時最初非常高，并且然后隨時間衰減。對于UV光而言80分鐘或更長的停留時間足以使大部分VCM光固化到集電板120。在一些實(shí)施方式中，預(yù)期可在污染限制器100內(nèi)提供被動或主動湍流引發(fā)特征，使得在停留期間，VCM被攪動成與集電板120接觸，從而提高VCM的收集。
[0034] 圖4是污染限制器400的另一實(shí)施方式的剖面示意圖，污染限制器400可用于代替圖2的污染限制器100。污染限制器400類似于圖3的污染限制器100，為了便于描述，對于元件使用相同的附圖標(biāo)記。
[0035] 入口104處的準(zhǔn)直器130和外部排出口102處的準(zhǔn)直器140設(shè)置在污染限制器400的一側(cè)106處，例如，在污染限制器400內(nèi)的偏心部。污染限制器400的入口處的準(zhǔn)直器130將VCM引導(dǎo)到污染限制器400的一側(cè)106。VCM從入口104處的準(zhǔn)直器130附近的污染限制器400的側(cè)106開始沿著流動路徑150。流動路徑150繼續(xù)穿過集電板120的頂表面，并暴露于來自一個或多個UV光源110的被引向集電板的頂表面的UV光。外部排出口102處的準(zhǔn)直器140引導(dǎo)繼續(xù)穿過集電板120的底表面的流動路徑150上的VCM并且暴露于引向集電板120的底表面的UV光源110。流動路徑150延續(xù)到通向外太空的外部排出口102。
[0036] 在如圖4中所示的實(shí)施方式中，通過使流動路徑150越過集電板120的頂表面的整個長度并且越過集電板120的頂表面的整個長度而增加VCM越過集電板120的UV光暴露表面的停留時間。到集電板120的頂表面和到集電板120的底表面的UV光源110使VCM光固化到集電板120的頂表面和底表面兩者。盡管示出了兩個UV光源110，但是預(yù)期可以使用UV光源110的陣列。在這樣的實(shí)施例中，預(yù)期陣列中的每個UV光源110均可以具有一致強(qiáng)度的UV光，或者陣列中的UV光源110可以具有不同的強(qiáng)度。可以選擇不同強(qiáng)度的UV光源110以在集電板120上提供VCM的所需固定輪廓。可以選擇所需的固定輪廓，以例如在集電板120上提供更均勻的材料沉積，或者相對于其他區(qū)域優(yōu)先將更多VCM材料固定在集電板120的某些區(qū)域上。
[0037] 圖5是污染限制器500的又一實(shí)施方式的剖面示意圖，污染限制器500可用于代替圖2的污染限制器100。污染限制器500類似于圖3的污染限制器100和/或圖4的污染限制器400，并且為了便于描述，對于元件使用的附圖標(biāo)記。
[0038] 入口104處的準(zhǔn)直器130設(shè)置在污染限制器500的一側(cè)106處，并且外部排出口102處的準(zhǔn)直器140設(shè)置在污染限制器500的相對側(cè)108處。集電板120可以靠近航天器的外側(cè)(例如航天器10的外壁)設(shè)置，和/或聯(lián)接到航天器10的散熱器面板14，以增強(qiáng)集電板120的冷卻。入口104處的準(zhǔn)直器130和外部排出口102處的準(zhǔn)直器140引導(dǎo)VCM沿著流動路徑150，該流動路徑從污染限制器500的側(cè)106越過集電板120的暴露于來自一個或多個UV光源110的UV光的頂表面。然后，流動路徑150延續(xù)到通向外太空的外部排出口102。
[0039] 在如圖5中所示的實(shí)施方式中，通過使流動路徑150越過集電板120的頂表面的整個長度，VCM越過污染限制器500的集電板120的表面的停留時間增加(與圖3的污染限制器100相比)?？梢赃x擇集電板120的長度以捕獲預(yù)定量的VCM。抵靠航天器10的外壁設(shè)置和/或聯(lián)接到間隔開的散熱器面板14上的集電板120提供對集電板120的被動或主動冷卻。
[0040] 圖6是污染限制器600的又一實(shí)施方式的剖面示意圖，污染限制器600可以用于代替圖2的污染限制器100。污染限制器100類似于圖3的污染限制器100、圖4的污染限制器400和/或圖5的污染限制器500，為了便于描述，對于元件使用相同的附圖標(biāo)記。
[0041] UV光源110可以包括通向航天器10外部的窗口151，以允許陽光穿過窗口進(jìn)入污染限制器600的內(nèi)部。窗口151可以是開口、裝配在框架中的UV透明材料或者允許來自太陽的UV光進(jìn)入污染限制器600的其他物體。UV透明材料的實(shí)施例包括但不限于氟化鎂、氟化鈣、石英和藍(lán)寶石。窗口151可以是圓頂，以便由于太陽和航天器10的位置而以不同角度從入射光線捕獲太陽光。窗口151可以聯(lián)接到將UV反射到污染限制器內(nèi)部的光隧道152或光引導(dǎo)件。包括通向航天器10外部的窗口151的UV光源110也可以用作圖3至圖5的UV光源110。使用太陽光作為UV固定能量消除了對UV燈的需要，因此減輕了污染限制器600的電氣或機(jī)械故障的可能性。
[0042] 圖7是與傳統(tǒng)航天器1相比，具有污染限制器(例如圖2至圖6的污染限制器100、400、500、600)的航天器10的某些實(shí)施方式的三維視圖的示意圖。VCM?3在航天器1的熱控制表面(例如散熱器、油漆、熱毯和/或鏡子)上的沉積降低了熱控制表面的性能。這些熱控制表面用于反射、輻射和/或排除來自航天器1的熱和太陽輻射。熱控制表面上的VCM影響熱控制表面的熱性質(zhì)，例如降低熱控制表面的輻射率以及降低熱控制以排除熱的能力。在傳統(tǒng)的航天器1中，航天器的尺寸被過度設(shè)計，以便考慮由于VCM污染導(dǎo)致的熱控制表面的性能隨時間消逝而降低。關(guān)于航天器10，污染限制器100、400、500、600減少或消除VCM在熱控制表面的表面上的沉積，使得熱控制表面能夠保持其性能。因?yàn)闊峥刂票砻媸躒CM的影響減小或不受其影響，所以航天器10的尺寸可以減小。當(dāng)從火箭、航天器巴士、航天飛機(jī)或其他太空交通工具發(fā)射時，較小的航天器10由于航天器10的尺寸和/或質(zhì)量減小而降低了航天器
10的發(fā)射成本。
[0043] 在某些實(shí)施方式中，污染限制器減少了VCM沉積到航天器外表面上的量。VCM在航天器的外表面上的沉積導(dǎo)致航天器的性能劣化和/或壽命減少。例如，VCM在航天器的太陽能電池板上的沉積通過阻擋照到面板太陽光來降低太陽能電池板的電力或效率。因此，太陽能電池板產(chǎn)生的瓦時顯著減少。污染限制器減少了VCM在太陽能電池板表面上的沉積量，使得太陽能電池板能夠在太陽能電池板的使用壽命期間維持其效率并產(chǎn)生更多電力。太陽能電池板的增加的發(fā)電量多于用于為污染限制器的UV燈供電的能量。在另一實(shí)施例中，VCM在航天器的暴露于航天器外部的儀器上的沉積降低了限制航天器壽命的儀器的性能。這些儀器可用于航天器的特定應(yīng)用。儀器上的VCM降低了儀器的性能和壽命，從而降低了航天器的性能和壽命。污染限制器減少了儀器表面上VCM的沉積量，以維持儀器的性能和壽命，并維持航天器的壽命和性能。在又一個實(shí)施例中，在傳統(tǒng)的航天器中，航天器的外部排出口遠(yuǎn)離航天器的關(guān)鍵表面定位以避免VCM污染。污染限制器允許更大的設(shè)計自由度，以將外部排出口與污染限制器放置為更靠近關(guān)鍵表面。在又一實(shí)施例中，在傳統(tǒng)的航天器中，通常必須使用由適當(dāng)?shù)奶罩行幕驒C(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的昂貴有機(jī)材料來限制脫氣VCM的影響。污染限制器允許通過允許使用其他類型的有機(jī)材料來降低航天器的制造成本，這些有機(jī)材料可能不是太空機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的，或者可能表現(xiàn)出更多的VCM脫氣，因?yàn)槲廴鞠拗破骺刂苹蛳薞CM污染。
[0044] 此外，本公開包括根據(jù)以下條款的實(shí)施方式：
[0045] 條款1：一種用于航天器的污染限制器，該污染限制器包括：主體，其具有內(nèi)部；入口，其流體聯(lián)接到主體的內(nèi)部；集電板，其位于主體的內(nèi)部；紫外(UV)光源，其指向集電板的表面；以及外部排出口，其流體聯(lián)接到主體的內(nèi)部。
[0046] 條款2：根據(jù)條款1的污染限制器，其中UV光源包括UV燈。
[0047] 條款3：根據(jù)條款2的污染限制器，其中UV燈在約30瓦特至約100瓦特的功率范圍內(nèi)操作。
[0048] 條款4：根據(jù)條款1的污染限制器，其中UV光源包括UV透明窗口和聯(lián)接到UV透明窗口的光隧道。
[0049] 條款5：根據(jù)條款1的污染限制器，其中集電板在入口和外部排出口之間成直線定位。
[0050] 條款6：根據(jù)條款1的污染限制器，其中集電板包括金屬材料。
[0051] 條款7：根據(jù)條款1的污染限制器，其中集電板被冷卻。
[0052] 條款8：根據(jù)條款1的污染限制器，其中入口將揮發(fā)性可冷凝材料引導(dǎo)至集電板。
[0053] 條款9：根據(jù)條款8的污染限制器，其中UV光源使得揮發(fā)性的可冷凝材料光固化到集電板的表面。
[0054] 條款10：根據(jù)條款1的污染限制器，還包括位于入口處的第一準(zhǔn)直器和位于外部排出口處的第二準(zhǔn)直器。
[0055] 條款11：根據(jù)條款10的污染限制器，其中第一準(zhǔn)直器和第二準(zhǔn)直器限定用于來自主體內(nèi)部的揮發(fā)性可冷凝材料穿過集電板的一個或多個表面的流動路徑。
[0056] 條款12：一種航天器，其包括：一個或多個內(nèi)部隔室；一個或多個電子部件，其設(shè)置在所述一個或多個內(nèi)部隔室中，一個或多個電子部件在太空條件期間脫氣出揮發(fā)性可冷凝材料(VCM)；以及污染限制器，其包括：主體，其具有內(nèi)部；入口，其流體聯(lián)接到主的體內(nèi)部并流體聯(lián)接到一個或多個內(nèi)部隔室；集電板，其位于主體的內(nèi)部；紫外(UV)光源，其指向集電板的表面以將VCM光固化到集電板的表面；以及外部排出口，其流體聯(lián)接到主體的內(nèi)部。
[0057] 條款13：根據(jù)條款12的航天器，其中集電板包括鋁。
[0058] 條款14：根據(jù)條款12的航天器，其中污染限制器包括UV透明窗口，用于將航天器外部的UV光引導(dǎo)到主體的內(nèi)部。
[0059] 條款15：根據(jù)條款12的航天器，其中集電板在入口和外部排出口之間成直線定位。
[0060] 條款16：根據(jù)條款12的航天器，其中UV光源是UV燈，其產(chǎn)生具有10納米至400納米范圍內(nèi)的一個或多個波長的光。
[0061] 條款17：一種減少揮發(fā)性可凝結(jié)材料(VCM)在航天器的外表面上的沉積的方法，包括：將從設(shè)置在航天器內(nèi)部的一個或多個電子部件脫氣的VCM引導(dǎo)到集電板；將UV光引導(dǎo)到集電板的表面；并將VCM光固化到集電板的表面上。
[0062] 條款18：根據(jù)條款17的方法，其中引導(dǎo)UV光包括將太陽光引導(dǎo)到集電板的表面。
[0063] 條款19：根據(jù)條款17的方法，其中引導(dǎo)UV光包括引導(dǎo)來自UV燈的光。
[0064] 條款20：根據(jù)條款17的方法，還包括將UV光非均勻地引導(dǎo)越過集電板。
[0065] 雖然前述內(nèi)容針對本公開的實(shí)施方式，但是可以在不脫離本公開的基本范圍的情況下設(shè)計本公開的其他和進(jìn)一步的實(shí)施方式，并且本公開的范圍由所附權(quán)利要求確定。
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