Většina lidí předpokládá, že protože prostor je vakuum, je ze své podstaty chladný. Tato logika se zdá být docela rozumná. Pokud vakuum funguje jako největší termoska na světě a zachycuje teplo uvnitř, jak se může v takovém prostředí něco ochladit? Odpověď spočívá ve skutečnosti, že prostor není jen prázdný prostor; Je to tepelná past.
Kosmické lodě generují obrovské množství tepelné energie. Toto teplo pochází z elektroniky, palivových článků, raketových motorů a přímého slunečního záření. Pokud tato energie nemá kam jít, zařízení se „uvaří“ samo. Vakuum prostoru zabraňuje odvodu tepla vedením nebo konvekcí. Vzduch neexistuje, aby odváděl teplo. K chlazení satelitu nelze použít ventilátor.
Inženýři tento problém řeší tak, že ze samotné kosmické lodi udělá radiátor. Spoléhají se výhradně na tepelné záření.
Radiační chladicí mechanismy
Na Zemi radiátory fungují prostřednictvím dvou hlavních kanálů: záření a konvekce. Můžete se dotknout horkého chladiče auta a cítit teplo. Můžete také použít ventilátor, který prožene vzduch přes žebra chladiče a odvede teplo. Konvekce je na oběžné dráze nemožná. Není tam žádný vzduch.
To znamená, že vesmírné radiátory musí být výrazně větší než jejich pozemské protějšky. Musí být dostatečně účinné, aby odváděly teplo pouze pomocí infračerveného záření.
Vezměme si jako příklad stanici Skylab. Stanice byla potažena zlatem, speciálně navrženým tak, aby odráželo infračervené záření ze Slunce. Byla také vybavena velkými radiátory, které odváděly teplo generované jejími systémy. Zlato nevypadalo jen velkolepě. Jednalo se o strategii tepelného managementu.
Shuttle přistoupil ke stejnému problému z jiného úhlu. Dveře nákladového prostoru byly obloženy panely chladiče. Poté, co raketoplán vstoupil na oběžnou dráhu, posádka tyto dveře otevřela. To vystavilo radiátory chladu hlubokého vesmíru a umožnilo teplu vyzařovat do prázdna. Byla to okamžitá manuální reakce na nevyřešený tepelný problém.
Proč je astronautům stále zima
Pokud je vakuum tak účinným izolantem, proč si astronauti stěžují na studené prsty během výstupů do vesmíru? Fyzika přenosu tepla ve vakuu vytváří paradox.
Přestože prostor sám o sobě teplo nevede, vaše tělo rychle ztrácí teplo sáláním. Vaše pokožka vyzařuje infračervenou energii do okolního vakua. V termosce se toto záření odráží od stěn a zůstává uvnitř. Ve vesmíru zhasne, aniž by se vrátil.
Navíc, pokud jste na přímém slunci, absorbujete obrovské množství energie. Pokud jste ve stínu, ztrácíte energii. Teplotní rozdíl mezi osluněnou a zastíněnou stranou obleku je extrémní. Vaše prsty, které jsou končetinami s menším průtokem krve, ztrácejí teplo rychleji než vaše jádro. Termoregulační systémy obleku je nutné průběžně upravovat tak, aby nedocházelo k omrzlinám končetin a zároveň k přehřívání trupu.
Problém studených prstů zdůrazňuje kritickou pravdu o designu kosmických lodí. Nelze spoléhat na okolní teplotu. Musíte navrhnout s ohledem na záření.
Praktické důsledky pro zemní inženýrství
Principy používané v leteckém průmyslu platí pro vysoce výkonnou izolaci na Zemi. Pokud zvažujete renovaci domů nebo svépomocné projekty zahrnující tepelnou účinnost, pamatujte, že blokování konvekce a vedení je jen polovina úspěchu. Musíte také zvážit přenos tepla sáláním.
Materiály s vysokou emisivitou (emisivitou) dobře vyzařují teplo. Blokují jej vysoce reflexní materiály. To je důvod, proč jsou sálavé zábrany v podkroví často obloženy hliníkovou fólií. Odrážejí sálavé teplo zpět
