La mayoría de la gente supone que, como el espacio es un vacío, es inherentemente frío. Esa lógica parece bastante sólida. Si una aspiradora actúa como el termo más grande del mundo, atrapando el calor en su interior, ¿cómo se enfría algo en ese ambiente? La respuesta está en el hecho de que el espacio no sólo está vacío; es una trampa de calor.
Las naves espaciales generan enormes cantidades de energía térmica. Este calor proviene de la electrónica, las pilas de combustible, los motores de cohetes y la radiación solar directa. Si esta energía no tiene adónde ir, la artesanía se cocina sola. El vacío del espacio impide que el calor se escape por conducción o convección. El aire no existe para transportar el calor. No se puede soplar un ventilador para enfriar un satélite.
Los ingenieros resuelven esto convirtiendo la propia nave espacial en un radiador. Dependen enteramente de la radiación térmica.
La mecánica del enfriamiento radiativo
En la Tierra, los radiadores funcionan a través de dos canales principales: radiación y convección. Puedes tocar el radiador de un coche caliente y sentir el calor. También puedes usar un ventilador para forzar el aire sobre las aletas y eliminar el calor. En órbita, la convección es imposible. No hay aire.
Esto significa que los radiadores espaciales deben ser significativamente más grandes que sus homólogos terrestres. Tienen que ser lo suficientemente eficientes como para liberar calor utilizando únicamente radiación infrarroja.
Considere Skylab. La estación presentaba una capa de oro diseñada específicamente para reflejar la radiación infrarroja del sol. También llevaba grandes radiadores para disipar el calor generado por sus sistemas. El oro no sólo parecía llamativo. Fue una estrategia de gestión térmica.
El transbordador espacial adoptó un enfoque diferente ante el mismo problema. Las puertas del compartimento de carga estaban revestidas con paneles de radiadores. Una vez que el transbordador alcanzara la órbita, la tripulación abriría estas puertas. Esto expuso los radiadores al frío del espacio profundo, permitiendo que el calor irradiara hacia el vacío. Fue una respuesta manual inmediata a una crisis térmica que estaba a punto de ocurrir.
Por qué los astronautas todavía se congelan
Si la aspiradora es un aislante tan eficaz, ¿por qué los astronautas se quejan de tener los dedos fríos durante los paseos espaciales? La física de la transferencia de calor en el vacío crea una paradoja.
Si bien el espacio en sí no conduce calor, el cuerpo pierde calor rápidamente a través de la radiación. Su piel irradia energía infrarroja al vacío circundante. En un termo, esta radiación rebota en las paredes y permanece. En el espacio, viaja hacia afuera sin retorno.
Además, si estás expuesto a la luz solar directa, absorbes enormes cantidades de energía. Si estás en la sombra, pierdes energía. La diferencia de temperatura entre el lado que mira al sol y el lado sombreado de un traje espacial es extrema. Tus dedos, al ser extremidades con menos flujo sanguíneo, pierden calor más rápido que tu core. Los sistemas de regulación térmica del traje deben ajustarse constantemente para evitar daños por congelación en las extremidades y al mismo tiempo evitar el sobrecalentamiento del torso.
El problema del “dedo frío” resalta una verdad crítica sobre el diseño espacial. No se puede confiar en la temperatura ambiente. Debes diseñar para la radiación.
Conclusiones prácticas para la ingeniería terrestre
Los principios utilizados en el sector aeroespacial se aplican al aislamiento de alto rendimiento en la Tierra. Si está pensando en renovar su hogar o en proyectos de bricolaje que impliquen eficiencia térmica, recuerde que bloquear la convección y la conducción es solo la mitad de la batalla. También debes considerar la transferencia de calor radiativo.
Los materiales con alta emisividad irradian bien el calor. Los materiales con alta reflectividad lo bloquean. Esta es la razón por la que las barreras radiantes en los áticos suelen incluir papel de aluminio. Reflejan el calor radiante
