Kebanyakan orang beranggapan bahwa karena ruang angkasa adalah ruang hampa, maka pada dasarnya ruang tersebut dingin. Logika itu sepertinya cukup masuk akal. Jika ruang hampa berfungsi seperti termos terbesar di dunia, memerangkap panas di dalamnya, bagaimana sesuatu bisa menjadi dingin di lingkungan tersebut? Jawabannya terletak pada kenyataan bahwa ruang tidak hanya kosong; itu adalah perangkap panas.
Pesawat ruang angkasa menghasilkan energi panas dalam jumlah besar. Panas ini berasal dari elektronik, sel bahan bakar, mesin roket, dan radiasi matahari langsung. Jika energi ini tidak dapat disalurkan ke mana pun, kerajinan itu akan matang dengan sendirinya. Ruang hampa mencegah panas keluar melalui konduksi atau konveksi. Udara tidak ada untuk membawa panas. Anda tidak dapat meniupkan kipas angin untuk mendinginkan satelit.
Para insinyur memecahkan masalah ini dengan mengubah pesawat ruang angkasa itu sendiri menjadi radiator. Mereka sepenuhnya bergantung pada radiasi termal.
Mekanisme Pendinginan Radiatif
Di Bumi, radiator bekerja melalui dua saluran utama: radiasi dan konveksi. Anda bisa menyentuh radiator mobil yang panas dan merasakan panasnya. Anda juga dapat menggunakan kipas angin untuk memaksa udara melewati sirip dan menghilangkan panas. Di orbit, konveksi tidak mungkin dilakukan. Tidak ada udara.
Ini berarti radiator luar angkasa harus jauh lebih besar dibandingkan radiator terestrial. Mereka harus cukup efisien untuk membuang panas hanya dengan menggunakan radiasi infra merah.
Pertimbangkan Skylab. Stasiun ini menampilkan lapisan emas yang dirancang khusus untuk memantulkan radiasi infra merah dari matahari. Ia juga membawa radiator besar untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh sistemnya. Emasnya tidak hanya terlihat mencolok. Itu adalah strategi manajemen termal.
Pesawat Luar Angkasa mengambil pendekatan berbeda untuk masalah yang sama. Pintu ruang kargo dilapisi dengan panel radiator. Begitu pesawat ulang-alik mencapai orbit, kru akan membuka pintu-pintu ini. Hal ini membuat radiator terkena dinginnya ruang angkasa, sehingga panas terpancar ke dalam ruang hampa. Hal ini merupakan respons manual dan langsung terhadap krisis termal yang menunggu untuk terjadi.
Mengapa Astronot Masih Membeku
Jika ruang hampa merupakan isolator yang efektif, mengapa astronot mengeluh tentang jari yang dingin selama berjalan di luar angkasa? Fisika perpindahan panas dalam ruang hampa menciptakan paradoks.
Meskipun ruang angkasa sendiri tidak menghantarkan panas, tubuh Anda kehilangan panas dengan cepat melalui radiasi. Kulit Anda memancarkan energi inframerah ke ruang hampa di sekitarnya. Dalam termos, radiasi ini memantul dari dinding dan menetap. Di luar angkasa, ia bergerak keluar tanpa kembali.
Selain itu, jika Anda terkena sinar matahari langsung, Anda menyerap energi dalam jumlah besar. Jika Anda berada dalam bayangan, Anda kehilangan energi. Perbedaan suhu antara sisi yang menghadap matahari dan sisi yang teduh dari pakaian antariksa sangatlah ekstrim. Jari-jari Anda, sebagai bagian ekstremitas yang aliran darahnya lebih sedikit, kehilangan panas lebih cepat daripada bagian inti tubuh Anda. Sistem pengaturan termal pakaian harus terus disesuaikan untuk mencegah kerusakan akibat beku pada anggota badan sekaligus mencegah panas berlebih pada batang tubuh.
Masalah “jari dingin” menyoroti kebenaran kritis tentang desain ruang angkasa. Anda tidak dapat mengandalkan suhu lingkungan. Anda harus merancang radiasi.
Petunjuk Praktis untuk Rekayasa Bumi
Prinsip-prinsip yang digunakan dalam ruang angkasa berlaku untuk isolasi berkinerja tinggi di Bumi. Jika Anda mempertimbangkan renovasi rumah atau proyek DIY yang melibatkan efisiensi termal, ingatlah bahwa memblokir konveksi dan konduksi hanyalah setengah dari perjuangan. Anda juga harus mempertimbangkan perpindahan panas radiasi.
Bahan dengan emisivitas tinggi memancarkan panas dengan baik. Bahan dengan reflektifitas tinggi menghalanginya. Inilah sebabnya mengapa penghalang cahaya di loteng sering kali dilengkapi dengan aluminium foil. Mereka memantulkan panas kembali
