În zilele fierbinți de vară, este timpul să vorbim despre căldura și frigul cosmosului. Datorită filmelor SF, știință și programe nu foarte științifice și populare, multe convingeri blocat ca spațiu - este incredibil loc rece, în cazul în care cel mai important lucru: pentru a găsi cum să păstreze cald. Dar, de fapt, totul este mult mai complicat.
Fotografia cosmonautului Pavel Vinogradov
Pentru a rezolva căldura sau frigul în spațiu, trebuie să ne întoarcem mai întâi la elementele de bază ale fizicii. Deci, ce este căldura? Conceptul de temperatură este aplicabil moleculelor de materie care sunt în mișcare constantă. Atunci când se primește energie suplimentară, moleculele încep să se deplaseze mai activ, iar cu pierderea de energie - mai lentă.
Din acest fapt urmează trei concluzii:
1) vidul nu are o temperatură;
2) în vid există doar o cale de transfer de căldură - radiație;
3) un obiect în spațiu, de fapt un grup de molecule în mișcare, poate fi răcit dacă este posibil să se contacteze un grup de molecule în mișcare lentă sau să se încălzească contactând un grup care se mișcă rapid.
Primul principiu este folosit într-un termos, în care pereții vidului păstrează temperatura ceaiului și a cafelei fierbinți. În mod similar, gazele naturale lichefiate sunt transportate în cisterne. Al doilea principiu determină așa-numitele condiții pentru schimbul extern de căldură, adică interacțiunea dintre Soare (și / sau alte surse de radiație) și nava spațiale. Al treilea principiu este utilizat în proiectarea designului intern al vehiculelor spațiale.
Când vorbim despre temperatura cosmosului, putem spune două temperaturi diferite: temperatura gazului împrăștiat în spațiu sau temperatura corpului în spațiu. După cum știe toată lumea, există un vid în spațiu, dar acest lucru nu este în întregime adevărat. Aproape tot spațiul de acolo, cel puțin în interiorul galaxiilor, este umplut cu gaz, dar este atât de puternic, încât nu are aproape nici un efect termic asupra corpului plasat în el.
În gazele cosmice rarefiate, moleculele sunt extrem de rare, iar efectul lor asupra corpurilor macro, cum ar fi sateliții sau astronauții, este neglijabil. Un astfel de gaz poate fi încălzit până la temperaturi extreme, dar din cauza rarității moleculelor, călătorii din spațiu nu o vor simți. Ie pentru majoritatea navelor spațiale și navelor convenționale, nu contează ce este temperatura între mediul interplanetar și cel interstelar: cel puțin 3 Kelvin, cel puțin 10.000 de grade Celsius.
Ceea ce este important este ceea ce este corpul nostru cosmic, ce temperatură este și ce surse de radiație există în apropiere.
Principala sursă de radiații termice din sistemul nostru solar este soarele. Iar Pământul este aproape de el, prin urmare, în orbitele apropiate de Pământ este foarte important să se adapteze "relația" navei spațiale și a Soarelui.
Cel mai adesea obiecte de om în spațiu încearcă să-și încheie în pătură cu mai multe straturi, nu departe oferind căldura satelitului în spațiu și nu lasa razele soarelui să prăjească măruntaiele delicate ale dispozitivului. Pătura multi-strat numit SVHI - izolație ecran vid, „frunza de aur“, care nu este cu adevărat de aur și folie, și acoperite cu un aliaj special, film polimeric, similar celui în care florile împachetate.
Cu toate acestea, în unele cazuri, și unii producători, EVTI nu este similar cu folia, dar are aceeași funcție de izolare.
Uneori, unele suprafețe ale satelitului sunt lăsate în mod special deschise pentru a absorbi radiațiile solare sau pentru a scoate căldura din interior. De obicei, în primul caz, suprafețele sunt acoperite cu smalț negru, care absoarbe puternic radiația soarelui, iar în al doilea - cu email alb, care reflectă bine razele.
Există cazuri când la bordul navei spațiale instrumentele trebuie să fie operate la o temperatură foarte scăzută. De exemplu, observatoarele "Millimetron" și JWST vor observa radiația termică a Universului, iar pentru aceasta și oglinzile telescoapelor lor de la bord și receptoarele de radiație trebuie să fie foarte reci. La JWST, oglinda principală este planificată să se răcească la -173 grade Celsius, iar pe "Millimeter" - chiar mai mică, până la -269 grade Celsius. Pentru ca soarele să nu încălzească observatoarele cosmice, acestea sunt acoperite cu un ecran așa-zis numit radiație: un fel de umbrelă solară cu mai multe straturi, similar cu EVTI.
Apropo, doar pentru astfel de sateliți "reci" devine importantă încălzirea mică din gazul cosmic rarefiat și chiar din fotonii radiației relicve care umple întregul Univers. Parțial, prin urmare, acel "milimetru" pe care JWST îl trimite de la Pământul cald la punctul Lagrange, pentru 1,5 milioane de km. În plus față de umbrelele solare, acești sateliți științifici vor avea un sistem complex cu radiatoare și frigidere în mai multe etape.
Pe alte aparate, mai puțin sofisticate, eliberarea de căldură în spațiu se efectuează și prin radiația radiatoarelor. De obicei, acestea sunt doar acoperite cu email alb și încercați să plasați fie perpendicular pe lumina soarelui, fie la umbra. Pe satelitul meteorologic "Electro-L" i sa cerut să răcească matricea scanerului în infraroșu la -60 grade Celsius. Acest lucru a fost realizat prin utilizarea unui radiator, care este menținut constant în umbră, și la fiecare șase luni, satelitul rotit cu 180 de grade, astfel încât înclinarea axei Pământului nu duce la o scurgere de radiator în lumina soarelui. În zilele echinocțiului, satelitul trebuia să fie ținut ușor într-un unghi, ceea ce a făcut ca artefactele să apară pe imaginile de la polii Pământului.
Supraîncălzirea este unul dintre obstacolele în crearea unei nave spațiale cu o sursă puternică de energie nucleară. Energia electrică aflată la bord este obținută din căldură cu o eficiență mai mică de 100%, astfel că excesul de căldură trebuie descărcat în spațiu. , radiatoare tradiționale utilizate în prezent, ar fi prea mari și grele, așa că acum în țara noastră lucrează la crearea de emițători picurare frigidere în care mediul de încălzire sub formă de picături care zboară prin spațiu și îi dă studiu căldură.
Principala sursă de radiație în sistemul solar este soarele, dar planetele, sateliții, cometele și asteroizii, contribuie semnificativ la starea termică a navei spațiale care zboară de ele. Toate aceste corpuri cerești au temperatura lor și sunt surse de radiație termică, care, în plus, interacționează cu suprafețele exterioare ale aparatului într-un mod diferit de radiația "mai fierbinte" a Soarelui. Dar, de asemenea, planetele reflecta lumina soarelui, planeta cu o atmosfera groasa reflecta prolix, atmosphereless corpuri cerești - în conformitate cu o lege specială, iar planeta cu atmosfera rarefiată, cum ar fi Marte - încă complet diferit.
Atunci când se creează nave spațiale, este necesar să se țină seama nu numai de "interconexiunile" aparatului și spațiului, ci și de toate dispozitivele și dispozitivele din interiorul acestora, precum și de orientarea sateliților în raport cu sursele de radiație. Pentru ca unii să nu se încălzească pe alții și pe alții să nu înghețe și să mențină temperatura de lucru la bord, se dezvoltă un sistem de service separat. Se numește "Sistem de management termic" sau SOTR. Poate include încălzitoare și frigidere, radiatoare și căldări, senzori de temperatură și chiar calculatoare speciale. Sistemele active pot fi folosite sau pasive, atunci când rolul încălzitoarelor este efectuat de instrumentele de lucru, iar radiatorul - corpul aparatului. Este un sistem atât de simplu și fiabil creat pentru satelitul privat rus "Dauria Aerospace".
Sistemele active mai complexe utilizează un cărucior de căldură circulant sau conducte de căldură, similare cu cele utilizate frecvent pentru a înlătura căldura de la CPU la radiator în computere și laptopuri.
Respectarea regimului termic este adesea factorul decisiv în operabilitatea aparatului. De exemplu, sensibil la scăderea temperaturii, "Lunokhod-2" a fost ucis din cauza unei mîini ridicole de regolit negru pe acoperiș. Radiațiile solare, care nu mai reflectă izolația termică, au dus la supraîncălzirea echipamentului și la defectarea "tractorului lunar".
La crearea vehiculelor spațiale și a navelor, respectarea regimului termic se realizează de către specialiștii de inginerie individuali din SOTR.
Unul dintre aceștia - Alexander Shayenko de la Dauria Aerospace, a fost implicat în satelitul DX1 și a contribuit la crearea acestui material. Acum Alexandru a început să citească prelegeri despre cosmonautică și să-și creeze propriul satelit, care va servi la popularizarea cosmosului, devenind cel mai izbitoare obiect de pe cer după Soare și Lună.
Pentru ca satelitul să devină o lumină călăuzitoare pentru toți cei care vor să atingă secretele cosmosului, vom instala un reflector de lumină soarelui pe dispozitiv, care va trimite iepuri soare gigant pe Pământ. Vrem să facem reflectorul destul de mare, astfel încât și reflecțiile Soarelui de pe Pământ să fie și ele mari, așa că facem ca reflectorul să se desfășoare, care amintește de airbag-ul acestui automobil.
Înainte de zborul de pe rachetă, reflectorul va fi pliat în interiorul satelitului, iar după ce ajunge pe orbită, acesta se va îndrepta, umplând cu gaz. Ca și în mașină, "perna" noastră este făcută dintr-un film subțire. Acest film este similar cu cel care împachetează flori, rezistent la căldură.
Pentru stocarea gazului și alimentarea acestuia către reflector este sistemul de dezvăluire. Este important să vă asigurați că satelitul încărcat nu este periculos pentru oameni atunci când lucrează cu el pe teren și pentru alți sateliți când zboară împreună pe o rachetă. Din motive de siguranță, nu folosim presiuni înalte și reactivi chimici agresivi pentru a crea presiunea necesară în reflector.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: