An heißen Tagen Sommertage Es ist Zeit, über die Hitze und Kälte des Weltraums zu sprechen. Dank Science-Fiction-Filmen, wissenschaftlichen und weniger populären Wissenschaftsprogrammen sind viele davon überzeugt, dass der Weltraum ein unvorstellbar kalter Ort ist, an dem es am wichtigsten ist, einen Weg zu finden, sich aufzuwärmen. Aber in Wirklichkeit ist alles viel komplizierter.

Um zu verstehen, ob es im Weltraum warm oder kalt ist, müssen wir zunächst zu den Grundlagen der Physik zurückkehren. Was ist also Wärme? Der Begriff der Temperatur bezieht sich auf die Moleküle einer Substanz, die sich in ständiger Bewegung befinden. Wenn zusätzliche Energie aufgenommen wird, beginnen sich die Moleküle aktiver zu bewegen, und wenn Energie verloren geht, bewegen sie sich langsamer.

Aus dieser Tatsache ergeben sich drei Schlussfolgerungen:
1) Vakuum hat keine Temperatur;
2) Im Vakuum gibt es nur eine Möglichkeit der Wärmeübertragung – Strahlung;
3) Ein Objekt im Weltraum, eigentlich eine Gruppe sich bewegender Moleküle, kann durch Kontakt mit einer Gruppe sich langsam bewegender Moleküle gekühlt oder durch Kontakt mit einer sich schnell bewegenden Gruppe erhitzt werden.

Das erste Prinzip wird in einer Thermoskanne verwendet, in der Vakuumwände die Temperatur von heißem Tee und Kaffee halten. Auf die gleiche Weise wird auch Flüssigerdgas in Tankwagen transportiert. Das zweite Prinzip bestimmt die sogenannten Bedingungen des externen Wärmeaustauschs, also die Wechselwirkung zwischen der Sonne (und/oder anderen Strahlungsquellen) und dem Raumfahrzeug. Das dritte Prinzip wird bei der Gestaltung der inneren Struktur von Raumfahrzeugen verwendet.

Wenn man von der Temperatur des Weltraums spricht, kann man damit zwei verschiedene Temperaturen meinen: die Temperatur eines im Weltraum verteilten Gases oder die Temperatur eines im Weltraum befindlichen Körpers. Wie jeder weiß, herrscht im Weltraum ein Vakuum, aber das stimmt nicht ganz. Fast der gesamte Raum dort, zumindest innerhalb von Galaxien, ist mit Gas gefüllt, nur dass es so verdünnt ist, dass es fast keine thermische Wirkung auf den darin befindlichen Körper hat.

Im verdünnten kosmischen Gas sind Moleküle äußerst selten und ihr Einfluss auf Makrokörper wie Satelliten oder Astronauten ist unbedeutend. Solches Gas kann auf extreme Temperaturen erhitzt werden, aber aufgrund der Seltenheit der Moleküle werden Raumfahrer es nicht spüren. Diese. für die meisten Gewöhnlichen Raumfahrzeug Und bei Schiffen spielt es überhaupt keine Rolle, wie hoch die Temperatur des interplanetaren und interstellaren Mediums ist: mindestens 3 Kelvin, mindestens 10.000 Grad Celsius.

Wichtig ist noch etwas anderes: Was ist unser kosmischer Körper, welche Temperatur hat er und welche Strahlungsquellen sind in der Nähe?

Die Hauptquelle der Wärmestrahlung in unserem Sonnensystem- Das ist die Sonne. Und die Erde ist ihr ziemlich nahe, daher ist es in erdnahen Umlaufbahnen sehr wichtig, die „Beziehung“ zwischen der Raumsonde und der Sonne anzupassen.

Am häufigsten versuchen sie, von Menschenhand geschaffene Objekte im Weltraum in eine mehrschichtige Decke zu hüllen, die verhindert, dass die Hitze des Satelliten in den Weltraum entweicht und verhindert, dass die Sonnenstrahlen das empfindliche Innere des Geräts verbrennen. Die mehrschichtige Decke heißt EVTI – Sieb-Vakuum-Wärmedämmung, „Goldfolie“, bei der es sich eigentlich nicht um Gold oder Folie handelt, sondern um einen Polymerfilm, der mit einer speziellen Legierung beschichtet ist, ähnlich der, in die Blumen eingewickelt sind.

In einigen Fällen und bei einigen Herstellern ähnelt EVTI jedoch nicht der Folie, sondern erfüllt die gleiche Isolierfunktion.

Manchmal werden einige Oberflächen eines Satelliten absichtlich offen gelassen, damit sie entweder Sonnenstrahlung absorbieren oder Wärme aus dem Inneren in den Weltraum ableiten. Normalerweise sind die Oberflächen im ersten Fall mit schwarzem Email bedeckt, das die Strahlung der Sonne stark absorbiert und ihre eigene nur schlecht abgibt, und im zweiten Fall mit weißem Email, das schlecht absorbiert und gut absorbiert.

Es gibt Zeiten, in denen Instrumente an Bord eines Raumfahrzeugs bei sehr niedrigen Temperaturen betrieben werden müssen. Beispielsweise werden die Observatorien Millimetron und JWST die Wärmestrahlung des Universums beobachten, und dafür müssen sowohl die Spiegel ihrer Bordteleskope als auch die Strahlungsempfänger sehr kalt sein. Bei JWST soll der Hauptspiegel auf - 173 Grad Celsius gekühlt werden, bei Millimetron sogar noch niedriger, auf - 269 Grad Celsius. Um zu verhindern, dass die Sonne Weltraumobservatorien aufheizt, werden sie mit einem sogenannten Strahlungsschirm abgedeckt: einer Art mehrschichtigem Solarschirm, ähnlich dem EVTI.

Übrigens ist gerade für solche „kalten“ Satelliten eine leichte Erwärmung durch verdünntes kosmisches Gas und sogar durch Photonen der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, die das gesamte Universum erfüllen, wichtig. Dies ist zum Teil der Grund dafür, dass Millimetron, dieses JWST, von der warmen Erde zum 1,5 Millionen Kilometer entfernten Lagrange-Punkt geschickt wird. Diese wissenschaftlichen Satelliten werden neben Sonnenschirmen über ein komplexes System mit Heizkörpern und mehrstufigen Kühlschränken verfügen.

Bei anderen, weniger komplexen Geräten erfolgt der Wärmeverlust im Weltraum auch durch Strahlung von Heizkörpern. Normalerweise sind sie mit weißer Emaille bedeckt und man versucht, sie entweder senkrecht zu platzieren Sonnenlicht, oder im Schatten. Auf dem Wettersatelliten Elektro-L war es notwendig, die Infrarot-Scanner-Matrix auf -60 Grad Celsius zu kühlen. Dies wurde mit Hilfe eines Strahlers erreicht, der ständig im Schatten gehalten wurde, und alle sechs Monate wurde der Satellit um 180 Grad gedreht, damit die Neigung der Erdachse nicht dazu führte, dass der Strahler den Sonnenstrahlen ausgesetzt war. An den Tagen der Tagundnachtgleiche musste der Satellit leicht schräg gehalten werden, weshalb in den Bildern in der Nähe der Erdpole Artefakte auftraten.

Überhitzung ist eines der Hindernisse beim Bau eines Raumfahrzeugs mit einer leistungsstarken Kernenergiequelle. Der Strom an Bord wird aus Wärme mit einem Wirkungsgrad von deutlich weniger als 100 % gewonnen, sodass überschüssige Wärme in den Weltraum abgeleitet werden muss. Herkömmliche Heizkörper, die heute verwendet werden, wären zu groß und zu schwer, daher wird in unserem Land derzeit an der Entwicklung von Kühlschränken mit Tropfenkühlern gearbeitet, bei denen Kühlmittel in Form von Tröpfchen durch den Weltraum fliegt und durch Erforschung Wärme an diesen abgibt.

Die Hauptstrahlungsquelle im Sonnensystem ist die Sonne, aber auch die Planeten, ihre Satelliten, Kometen und Asteroiden tragen erheblich zum thermischen Zustand der Raumsonde bei, die in ihrer Nähe fliegt. Alle diese Himmelskörper haben ihre eigene Temperatur und sind Quellen thermischer Strahlung, die zudem anders auf die Außenflächen des Apparats einwirkt als die „heißere“ Strahlung der Sonne. Aber auch Planeten reflektieren Sonnenstrahlung, und Planeten mit dichter Atmosphäre reflektieren diffus, atmosphärenlose Himmelskörper – nach einem besonderen Gesetz, und Planeten mit verdünnter Atmosphäre wie der Mars – auf ganz andere Weise.

Bei der Erstellung von Raumfahrzeugen muss nicht nur die „Beziehung“ zwischen Gerät und Weltraum berücksichtigt werden, sondern auch alle Instrumente und Geräte im Inneren sowie die Ausrichtung der Satelliten relativ zu den Strahlungsquellen. Um sicherzustellen, dass einige nicht aufheizen, andere nicht einfrieren und die Betriebstemperatur an Bord aufrechterhalten wird, wird ein eigenes Servicesystem entwickelt. Es wird „Thermal Management System“ oder SOTS genannt. Dazu können Heizungen und Kühlschränke, Heizkörper und Wärmerohre, Temperatursensoren und sogar spezielle Computer gehören. Aktive oder passive Systeme können verwendet werden, wenn die Rolle der Heizgeräte von den Betriebsgeräten übernommen wird und der Heizkörper das Gehäuse des Geräts ist. Dieses einfache und zuverlässige System wurde für den privaten russischen Satelliten Dauria Aerospace entwickelt.

Komplexere aktive Systeme verwenden zirkulierendes Kühlmittel oder Wärmerohre, ähnlich denen, die häufig zur Wärmeübertragung von der CPU zum Kühlkörper in Computern und Laptops verwendet werden.

Die Einhaltung des thermischen Regimes ist oft ein entscheidender Faktor für die Leistung des Geräts. Zum Beispiel starb Lunokhod 2, das empfindlich auf Temperaturschwankungen reagierte, aufgrund einer lächerlichen Handvoll schwarzem Regolith auf seinem Dach. Die Sonneneinstrahlung, die von der Wärmedämmung nicht mehr reflektiert wurde, führte zur Überhitzung der Anlage und zum Ausfall des „Mondtraktors“.

Bei der Herstellung von Raumfahrzeugen und Schiffen wird die Einhaltung des thermischen Regimes von einzelnen SOTP-Ingenieurspezialisten durchgeführt. Einer von ihnen, Alexander Shaenko von Dauria Aerospace, arbeitete am DX1-Satelliten und half bei der Erstellung dieses Materials. Jetzt ist Alexander damit beschäftigt, Vorlesungen über Raumfahrt zu halten und seinen eigenen Satelliten zu bauen, der der Popularisierung des Weltraums dienen und zum hellsten Objekt am Himmel nach Sonne und Mond werden soll.

> Wie kalt ist es im Weltraum?

Wie hoch ist die Temperatur? Weltraum im Orbit? Finden Sie heraus, wie kalt es im Weltraum ist, welche Vakuumtemperatur herrscht, Absoluter Nullpunkt, Wert im Schatten.

Wenn wir die Möglichkeit hätten, zwischen Sternen zu reisen und den intergalaktischen Raum zu durchqueren, müssten wir an ziemlich kalten Orten landen. Vergessen Sie also nicht, ein paar Pullover einzupacken, denn es wird kalt. Aber wie kalt ist es im Weltraum und wie hoch ist die Temperatur im Weltraum?

Nun, im Gegensatz zu Ihrem Haus, Ihrem Auto und Ihrem Schwimmbad gibt es im Vakuum keine Temperatur. Die gestellte Frage klingt also eigentlich ziemlich dumm. Nur wenn Sie sich selbst im Weltraum befinden, können Sie feststellen, wie hoch die Temperatur im Weltraum außerhalb des Schiffes ist.

Es gibt drei Methoden der Wärmeübertragung: Leitung, Konvektion und Strahlung. Erhitzen Sie eine Seite eines Metallrohrs und die Temperatur wird auf die andere übertragen (Konduktion). Kreisförmige Luft ist in der Lage, Wärme von einer Seite des Raumes auf die andere zu übertragen (Konvektion). Aber im luftleeren Raum funktioniert nur die letzte Methode.

Das Objekt absorbiert Energiephotonen und erwärmt sich. Gleichzeitig erzeugen Photonen Strahlung. Erwärmung entsteht, wenn ein Objekt mehr absorbiert als es abgibt. Andernfalls kühlt es ab.

Es gibt einen Punkt, an dem man aus einem Objekt nicht mehr Energie herausholen kann. Dies ist die minimal mögliche Temperatur, gleichbedeutend mit dem absoluten Nullpunkt. Aber hier gibt es einen interessanten Punkt: Sie werden diese Marke nie erreichen.

Besuchen wir die Internationale Raumstation mit ihrer Temperatur im Weltraum im Orbit. Blankes Metall erwärmt sich bei ständiger Sonneneinstrahlung auf bis zu 260 °C. Dies ist äußerst gefährlich für Astronauten, die ebenfalls gezwungen sind, ins Weltall zu fliegen. Daher ist es notwendig, eine Schutzschicht aufzutragen. Doch im Schatten kühlt das Objekt auf -100°C ab.

Astronauten können plötzliche Temperaturschwankungen erleben, je nachdem, auf welcher Seite sie der Sonne zugewandt sind. Dies wird natürlich durch Raumanzüge mit Heiz- und Kühlsystemen ausgeglichen.

Gehen wir noch weiter. Je weiter man sich entfernt, desto niedriger wird die Temperatur im Weltraum. Plutos Oberflächentemperatur erreicht -240 °C (33 Grad über dem absoluten Nullpunkt). Die Temperatur von Gas und Staub zwischen Sternen liegt 10–20 Grad über dem absoluten Nullpunkt.

Steigt man so weit wie möglich, erreicht man eine Temperatur von 2,7 Kelvin (-270,45°C). Dies ist bereits die Temperatur der Reliktstrahlung, die das gesamte Universum durchdringt. Also ja, es ist verdammt kalt im Weltraum!

Einer der vielleicht ältesten und am weitesten verbreiteten Mythen über den Weltraum ist dieser: Im Vakuum des Weltraums explodiert jeder Mensch ohne speziellen Raumanzug. Die Logik ist, dass wir uns aufblasen und platzen würden, da dort kein Druck herrscht, wie ein zu stark aufgeblasener Ballon. Es mag Sie überraschen, aber Menschen sind viel haltbarer als Luftballons. Wir platzen nicht, wenn uns eine Injektion verabreicht wird, und wir platzen auch nicht im Weltraum – unser Körper ist zu robust für ein Vakuum. Lassen Sie uns ein wenig anschwellen, das ist eine Tatsache. Aber unsere Knochen, unsere Haut und andere Organe sind widerstandsfähig genug, um dies zu überstehen, es sei denn, jemand zerreißt sie aktiv. Tatsächlich haben einige Menschen bei der Arbeit an Weltraummissionen bereits extrem niedrige Druckbedingungen erlebt. Im Jahr 1966 testete ein Mann einen Raumanzug und dekomprimierte plötzlich in 36.500 Metern Höhe. Er verlor das Bewusstsein, explodierte jedoch nicht. Er überlebte sogar und erholte sich vollständig.

Die Leute frieren

Dieser Irrtum wird häufig verwendet. Wer von euch hat nicht gesehen, wie jemand ohne Anzug vor einem Raumschiff gelandet ist? Es gefriert schnell, und wenn es nicht zurückgebracht wird, verwandelt es sich in einen Eiszapfen und schwimmt davon. In Wirklichkeit passiert genau das Gegenteil. Wenn Sie in den Weltraum fliegen, werden Sie nicht frieren, im Gegenteil, Sie werden überhitzen. Das Wasser über der Wärmequelle erwärmt sich, steigt auf, kühlt ab und beginnt von vorne. Aber es gibt nichts im Weltraum, das die Wärme des Wassers aufnehmen könnte, was bedeutet, dass eine Abkühlung auf Gefriertemperatur unmöglich ist. Ihr Körper wird arbeiten, um Wärme zu produzieren. Es stimmt, wenn Ihnen unerträglich heiß wird, sind Sie bereits tot.

Blut kocht

Dieser Mythos hat nichts mit der Vorstellung zu tun, dass Ihr Körper überhitzt, wenn Sie sich in einem Vakuum befinden. Stattdessen steht es in direktem Zusammenhang mit der Tatsache, dass jede Flüssigkeit in direktem Zusammenhang mit dem Umgebungsdruck steht. Je höher der Druck, desto höher der Siedepunkt und umgekehrt. Weil es für eine Flüssigkeit einfacher ist, in eine Gasform überzugehen. Menschen mit Logik können vermuten, dass im Weltraum, wo überhaupt kein Druck herrscht, die Flüssigkeit kocht und auch Blut eine Flüssigkeit ist. In der Armstrong-Linie ist der atmosphärische Druck so niedrig, dass die Flüssigkeit bei Raumtemperatur siedet. Das Problem besteht darin, dass Flüssigkeiten im Weltraum zwar kochen, Blut jedoch nicht. Andere Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Speichel im Mund, kochen. Der Mann, der auf 36.500 Metern dekomprimiert wurde, sagte, dass der Speichel seine Zunge „gekocht“ habe. Dieses Kochen ähnelt eher einem Föhnen. Im Gegensatz zum Speichel befindet sich Blut jedoch in einem geschlossenen System und wird von Ihren Venen in flüssigem Zustand unter Druck gehalten. Selbst wenn Sie sich in einem völligen Vakuum befinden, bedeutet die Tatsache, dass das Blut im System eingeschlossen ist, dass es sich nicht in Gas verwandelt und entweicht.

Die Sonne ist der Ort, an dem die Erforschung des Weltraums beginnt. Dabei handelt es sich um einen großen Feuerball, um den sich alle Planeten drehen, der ziemlich weit entfernt ist, uns aber wärmt, ohne uns zu verbrennen. Wenn man bedenkt, dass wir ohne Sonnenlicht und Wärme nicht existieren könnten, ist es überraschend, dass es ein großes Missverständnis über die Sonne gibt: dass sie brennt. Wenn Sie sich jemals mit Feuer verbrannt haben, herzlichen Glückwunsch, Sie wurden von mehr Feuer getroffen, als die Sonne Ihnen jemals geben könnte. In Wirklichkeit ist die Sonne eine große Gaskugel, die durch den Prozess der Kernfusion Licht und Wärmeenergie abgibt, wenn zwei Wasserstoffatome ein Heliumatom bilden. Die Sonne gibt Licht und Wärme, aber kein gewöhnliches Feuer. Es ist nur ein großes, warmes Licht.

Schwarze Löcher sind Trichter

Es gibt ein weiteres weit verbreitetes Missverständnis, das auf die Darstellung von Schwarzen Löchern in Filmen und Zeichentrickfilmen zurückgeführt werden kann. Natürlich sind sie ihrem Wesen nach „unsichtbar“, aber für ein Publikum wie Sie und mich werden sie als bedrohliche Strudel des Schicksals dargestellt. Sie werden als zweidimensionale Trichter dargestellt, die nur auf einer Seite einen Ausgang haben. In Wirklichkeit ist ein Schwarzes Loch eine Kugel. Es gibt keine Seite, die einen anzieht, sondern es ist wie ein Planet mit einer riesigen Schwerkraft. Wenn man ihm aus irgendeiner Richtung zu nahe kommt, wird man verschluckt.

Wiedereintritt

Wir alle haben gesehen, wie Raumschiffe wieder in die Erdatmosphäre eindringen (sog. Re-Entering). Dies ist eine ernsthafte Prüfung für das Schiff; in der Regel wird seine Oberfläche sehr heiß. Viele von uns glauben, dass dies auf die Reibung zwischen dem Schiff und der Atmosphäre zurückzuführen ist, und diese Erklärung macht Sinn: Es ist, als wäre das Schiff von nichts umgeben und beginnt plötzlich mit gigantischer Geschwindigkeit an der Atmosphäre zu reiben. Natürlich wird alles heiß. Nun, die Wahrheit ist, dass Reibung beim Wiedereintritt weniger als ein Prozent der Wärme abführt. Der Hauptgrund für die Erwärmung ist die Kompression bzw. Kontraktion. Während das Schiff zurück zur Erde rast, wird die Luft, durch die es strömt, komprimiert und umgibt das Schiff. Dies wird als Bugstoßwelle bezeichnet. Die Luft, die auf den Kopf des Schiffes trifft, drückt es. Durch die Geschwindigkeit des Geschehens erwärmt sich die Luft, ohne Zeit zum Entspannen oder Abkühlen zu haben. Obwohl ein Teil der Wärme vom Hitzeschild absorbiert wird, schöne Bilder Der Wiedereintritt in die Atmosphäre erfolgt durch die Luft um das Gerät herum.

Kometenschweife

Stellen Sie sich für eine Sekunde einen Kometen vor. Höchstwahrscheinlich stellen Sie sich ein Stück Eis vor, das mit einem Licht- oder Feuerschweif dahinter durch den Weltraum rast. Es mag Sie überraschen, dass die Richtung des Schweifs eines Kometen nichts mit der Richtung zu tun hat, in die sich der Komet bewegt. Tatsache ist, dass der Schweif eines Kometen nicht das Ergebnis von Reibung oder Zerstörung des Körpers ist. Der Sonnenwind erhitzt den Kometen und lässt das Eis schmelzen, wodurch Eis- und Sandpartikel in die entgegengesetzte Richtung des Windes fliegen. Daher wird der Schweif des Kometen nicht unbedingt in einer Spur hinter ihm herlaufen, sondern immer von der Sonne weg gerichtet sein.

Nach Plutos Herabstufung wurde Merkur zum kleinsten Planeten. Es ist auch der sonnennächste Planet, daher liegt die Annahme nahe, dass es sich um den heißesten Planeten in unserem System handelt. Kurz gesagt, Merkur ist ein verdammt kalter Planet. Erstens beträgt die Temperatur am heißesten Punkt des Merkur 427 Grad Celsius. Selbst wenn diese Temperatur auf dem gesamten Planeten bestehen bliebe, wäre Merkur immer noch kälter als Venus (460 Grad). Der Grund, warum die Venus, die fast 50 Millionen Kilometer weiter von der Sonne entfernt ist als Merkur, wärmer ist, liegt in ihrer Kohlendioxidatmosphäre. Merkur kann sich mit nichts rühmen.

Ein weiterer Grund hat mit seiner Umlaufbahn und Rotation zu tun. Merkur vollendet in 88 Erdentagen einen vollständigen Umlauf um die Sonne und in 58 Erdentagen einen vollständigen Umlauf um seine Achse. Die Nacht auf dem Planeten dauert 58 Tage, was genügend Zeit gibt, damit die Temperatur auf -173 Grad Celsius sinkt.

Sonden

Jeder weiß, dass der Rover Curiosity derzeit wichtige Aufgaben übernimmt Forschungsarbeit auf dem Mars. Aber die Leute haben viele der anderen Sonden vergessen, die wir im Laufe der Jahre verschickt haben. Der Opportunity Rover landete 2003 auf dem Mars mit dem Ziel, die Mission innerhalb von 90 Tagen durchzuführen. 10 Jahre später funktioniert es immer noch. Viele Leute denken, dass wir nie Sonden zu anderen Planeten als dem Mars geschickt haben. Ja, wir haben viele Satelliten in die Umlaufbahn geschickt, aber etwas auf einem anderen Planeten landen? Zwischen 1970 und 1984 landete die UdSSR erfolgreich acht Sonden auf der Oberfläche der Venus. Es stimmt, sie sind alle abgebrannt, dank der unfreundlichen Atmosphäre auf dem Planeten. Das ausdauerndste Raumschiff überlebte etwa zwei Stunden, viel länger als erwartet.

Wenn wir etwas weiter in den Weltraum vordringen, erreichen wir Jupiter. Für Rover ist Jupiter ein noch schwierigeres Ziel als Mars oder Venus, da er fast ausschließlich aus Gas besteht, auf dem man nicht fahren kann. Dies hielt die Wissenschaftler jedoch nicht auf und sie schickten eine Sonde dorthin. 1989 machte sich die Raumsonde Galileo auf den Weg, um Jupiter und seine Monde zu untersuchen, was sie in den folgenden 14 Jahren tat. Er ließ auch eine Sonde auf dem Jupiter absetzen, die Informationen über die Zusammensetzung des Planeten zurücksendete. Auch wenn ein weiteres Schiff auf dem Weg zum Jupiter ist, sind diese ersten Informationen von unschätzbarem Wert, da zu dieser Zeit die Galileo-Sonde die einzige Sonde war, die in die Atmosphäre des Jupiter eintauchte.

Zustand der Schwerelosigkeit

Dieser Mythos scheint so offensichtlich, dass viele Menschen sich weigern, sich vom Gegenteil zu überzeugen. Satelliten, Raumfahrzeuge, Astronauten und andere erleben keine Schwerelosigkeit. Echte Schwerelosigkeit oder Mikrogravitation gibt es nicht und niemand hat sie jemals erlebt. Die meisten Menschen haben den Eindruck: Wie ist es möglich, dass Astronauten und Schiffe schweben, weil sie weit von der Erde entfernt sind und deren Anziehungskraft nicht spüren? Tatsächlich ist es die Schwerkraft, die es ihnen ermöglicht, zu schweben. Beim Umfliegen der Erde oder eines anderen Himmelskörpers mit erheblicher Schwerkraft fällt das Objekt. Da sich die Erde jedoch ständig bewegt, stoßen diese Objekte nicht auf sie.

Die Schwerkraft der Erde versucht, das Schiff auf die Oberfläche zu ziehen, aber die Bewegung geht weiter, sodass das Objekt weiter fällt. Dieser ewige Fall führt zur Illusion der Schwerelosigkeit. Auch die Astronauten im Inneren des Schiffes fallen, scheinen aber zu schweben. Der gleiche Zustand kann bei einem fallenden Aufzug oder Flugzeug erlebt werden. Und Sie können es im freien Fall eines Flugzeugs in 9000 Metern Höhe erleben.

Entgegen aller gängigen Mythen ist der Weltraum tatsächlich weder kalt noch heiß. Nur Materie kann diese Eigenschaften haben, und Raum ist die Abwesenheit von Materie. Die Wissenschaft sagt, dass Wärme ein Maß für die molekulare Aktivität ist. Da es im Weltraum nur sehr wenige Atome oder Moleküle gibt, herrscht ein nahezu perfektes Vakuum.

Astronaut Buzz Aldrin (NASA-Archive)

Nur die Anwesenheit oder Entfernung von Wärmequellen bestimmt die Siede- oder Gefriertemperatur und damit das menschliche Empfinden – ob es im Moment kalt oder heiß ist. Gerade deshalb ist das Thema Thermoregulation und die bewohnbare Kapsel eines Raumfahrzeugs und insbesondere des Raumanzugs so wichtig. Schließlich verbrachten sie, den Berichten der Astronauten und dem von ihnen präsentierten Film- und Fotomaterial nach zu urteilen, in Raumanzügen Stunden (oder sogar 10-12 Stunden) im Weltraum (d. h. entweder unter der brutzelnden Sonne oder in ihrem eisigen Schatten). und der Raumanzug war sowohl ihr einziger Schutz als auch fast ihr Zuhause.

Und als 1969 und in den nächsten drei Jahren amerikanische Astronauten fröhlich auf die Mondoberfläche sprangen, achteten natürlich alle auf die Rucksäcke auf dem Rücken. Arbeiter auf der ganzen Welt betrachteten dieses Meisterwerk fortschrittlicher amerikanischer Technologie mit zweifellosem Respekt. Schließlich versorgte dieser Universalrucksack den Astronauten mit allem, was er brauchte. Da es im Weltraum „kalt“ war, wie man damals glaubte, musste der Rucksack für ausreichend Wärme sorgen. Und auch Normaldruck, Sauerstoffzufuhr, Entfernung überschüssiger Feuchtigkeit usw. Dann fiel ihnen jedoch ein, dass der Mond tagsüber heißer ist als kochendes Wasser (die Sonne erwärmt seine Oberfläche auf 120 °C) und der Astronaut eher Kühlung braucht Systeme. Aber das erregte noch größeren Respekt vor den amerikanischen Technologen: Was für wunderbare Unterstützungssysteme sie geschaffen haben – sie schützen Sie vor Hitze und Kälte!

Foto des Mondes (Archiv wordpress.com)

Kurz gesagt, dieses System und der Rucksack, in dem es enthalten ist, werden PSZHO – Portable Life Support System (PLSS – Portable Life Support System) genannt. Ein gebrauchsfertiges PSJO wiegt auf der Erde 38 kg und auf dem Mond etwas mehr als 6 kg und ist 66 cm lang, 46 cm breit und 25 cm dick. Das Gesamtvolumen des Rucksacks beträgt somit 0,66 x 0,46 x 0,25 = 0,076 Kubikmeter. m. Die NASA behauptete, dass das PSJO den Astronauten mehrere Stunden lang mit vollständiger Lebenserhaltung versorgt habe. Es gab: eine Sauerstoffflasche, einen Kohlendioxid-Neutralisator, ein Gerät zur Entfernung von Feuchtigkeit, einen Behälter mit Wasser zur Kühlung, einen weiteren Behälter mit Abwasser zur Entsorgung, einen Wärmetauscher, ein Sensorsystem zur Überwachung der lebenswichtigen Funktionen des Körpers, u. a leistungsstarkes Walkie-Talkie zur Signalübertragung zur Erde, 4 Liter Wasser. Und als Krönung sind die Batterien groß genug, um die gesamte Ausrüstung in diesem Rucksack mit Strom zu versorgen.

Witzige Menschen bemerken jedoch die Analogie des Systems zum Blasloch von Walen und Pottwalen: Wenn sie aus den Tiefen des Ozeans an die Oberfläche zurückkehren, müssen sie Abluft und Dampf mit einer mächtigen Fontäne ausstoßen. Und Astronauten sind auch andere Abfallprodukte. Das heißt, sie mussten auf dem Mond in einem Halo aus Dampffontänen oder feinen Eiskrümeln wandeln, die durch Schweiß, Urin und andere natürliche Emissionen des Körpers aus ihren Raumanzügen ausgestoßen wurden. Okay, nehmen wir an, dass die NASA diese Bilder aus ethischen Gründen nicht veröffentlicht hat.

Doch wie wurde das alles technisch bewerkstelligt? Die NASA behauptet, dass die Astronauten Overalls trugen, in die dünne, mit Wasser gefüllte Kunststoffschläuche eingenäht und mit einem Wassertank verbunden waren: „Ein effizienteres Kühlsystem wurde durch wassergekühlte Unterwäsche mit eingenähten dünnen Kunststoffschläuchen verwendet.“

Buzz Aldrin (NASA-Archive)

Die heiße Luft in den Raumanzügen, die durch Stoffwechselprozesse im Körper des Astronauten entsteht, wurde offenbar mit diesem System in den PSZHO-Wärmetauscher abgeleitet. Als der Anzug begann, überschüssige Wärme anzusammeln, drückte der Astronaut einen Knopf und aktivierte damit den Mechanismus zum Ablassen des Abwassers aus dem Wärmetauscherauslass. „Wasser brach aus dem Anzug aus, verwandelte sich in Eis und wurde in den Weltraum gespritzt“, bezeugen die Astronauten.

Der einzige Vorteil von Kunststoff ist seine Flexibilität. Ansonsten ist Kunststoff für ein Kühlsystem die schlechteste Wahl, da er eine gute Wärmeisolierung darstellt. Das System konnte nur funktionieren, wenn genügend Wasser im PSJO vorhanden war. Wie viel Wasser wird benötigt, um die Aufgabe zu erledigen? Die Oberfläche eines Astronauten beträgt etwa 0,75 Quadratmeter. m. Bei einem Emissionsgrad von 0,2 ergibt sich die absorbierte Sonnenstrahlung: 1353 W/m² × 0,2 × 0,75 m² = 203 W.

Befürworter der offiziellen Version der NASA behaupten: „Das PSJO wurde entwickelt, um die vom Astronauten erzeugte Stoffwechselwärme mit einer Rate von 1.600 britischen Wärmeeinheiten (BTU) pro Stunde abzuleiten.“ Da 1 BTU pro Stunde gerundet 0,293 W entspricht, erhalten wir 469 W. Dazu kommt noch die Wärmestrahlung der Sonne: 203 + 469 = 672 W.

Nun muss die von der Schattenseite des Anzugs abgegebene Wärme berechnet werden. Aber zunächst müssen wir bestimmte Annahmen über die Temperatur der Luft und des Raumanzugs treffen. Je höher die Temperatur, desto leichter funktioniert der Kühler.

Nehmen wir an, dass die Temperatur der Raumanzüge +38°C betrug, also +311°K. Jetzt können wir die Formel von Stefan Boltzmann anwenden. Dazu kehren wir die ursprüngliche Gleichung um:

Wenn wir das Ergebnis runden, erhalten wir eine Strahlung von 80 W. Wenn wir von 672 abziehen, erhalten wir 592 Watt. Zum Aufrunden addieren Sie 8 W für verschiedene Wärmestrahlungen von Walkie-Talkies, Wasserpumpen usw. Insgesamt 600 W. Ein Watt hat 860 Kalorien. Berücksichtigt man den Extremfall (Betrieb mit 100 % Wirkungsgrad), muss genügend Eis produziert werden, um 516.000 cal pro Stunde standzuhalten. In 4 Stunden sammelt es 2.064.000 Kalorien.

Um die Temperatur von 1 g Wasser um 1 °C zu senken, ist ein Wärmeverlust von 1 Kalorie erforderlich. Um Eis zu bilden, muss 1 g Wasser weitere 80 Kalorien verlieren. So führt ein Temperaturabfall von +38 °C auf den Gefrierpunkt (0 °C) zur Übertragung von 38 Kalorien, plus weitere 80 Kalorien für das Einfrieren – insgesamt 118 Kalorien für jedes Gramm, das durch den Auslass abgegeben wird. Wenn man 2.064.000 Kalorien durch 118 dividiert, erhält man 17.491 Gramm, die freigesetzt werden müssen. Das sind 17,5 Liter oder 0,0175 cm³. m, d.h. fast ein Viertel des Volumens von PSZHO. Diese Wassermenge wiegt auf der Erde 17,5 kg, das sind 46 % des Gewichts des Rucksacks!

Schauen wir uns die Dinge nun realistisch an. Bei einem Wirkungsgrad von 40 % (das ist für die meisten Mechanismen ein ziemlich hoher Wert) erhalten wir weitaus beeindruckendere Werte, die darauf hindeuten, dass das PSJO einfach nicht einmal eine Kühleinheit unterbringen konnte! Der Rucksack enthält aber auch eine Sauerstoffflasche, einen Kohlendioxid-Neutralisator, ein Gerät zur Feuchtigkeitsentfernung, einen Behälter mit Wasser zur Kühlung, einen Behälter mit Abwasser, einen Wärmetauscher, eine Sensorik, ein Walkie-Talkie und leistungsstarke Batterien! Glauben Sie nicht, dass nur ein Zauberer solche Rucksäcke entwerfen könnte?

Lassen Sie uns jedoch mit der Kühlung fortfahren. Wenn wir 17.491 g Wasser durch 240 Minuten dividieren, ergibt sich, dass etwa 70 g Wasser pro Minute aus dem Auslass gespritzt werden mussten und als „gefrorener Dampf“ aus dem Anzug austraten. Der letzte Ausdruck klingt ein wenig wie „gebratenes Eis“, aber NASA-Experten scheinen an Paradoxien gewöhnt zu sein.

Dies alles spielt jedoch keine Rolle, da theoretische Berechnungen den tatsächlichen Tatsachen widersprechen. Laut dem offiziell veröffentlichten Querschnittsdiagramm des PSJO hat der Wasserbehälter nur einen Durchmesser von 7,6 cm und eine Länge von 35,5 cm. Dementsprechend beträgt das Volumen dieses Containers 1600 Kubikmeter. cm (1,6 l). Dieses Wasser würde nur 25-30 Minuten lang reichen, mit einer unmöglichen 100-prozentigen Effizienz! Aber die NASA hat uns von etwa 4 Stunden erzählt! Vielleicht erfunden neuer Weg Wasserkonzentration? Von allen Errungenschaften des Weltraumzeitalters wäre dies die erstaunlichste!

Fotoausschnitt von Michael Collins' Raumanzug (NASA-Archive)

Wenn wir die Dinge realistisch betrachten, mussten unsere Weltraumhelden einen Sonnenschirm bei sich tragen. Hätte man sie vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt, wären ihnen viele Überhitzungsprobleme erspart geblieben, zumindest während sie auf dem Mond herumhüpften.

Aber selbst wenn sie sich beim Springen hinter einer Art Regenschirm versteckten, warum waren die Mondlandefähren dann nicht mit irgendetwas bedeckt? Sie standen stundenlang unter der sengenden Sonne. Stellen Sie sich vor, Ihr Auto stand letzten Sommer mehrere Stunden in der Sonne! Das Gefühl, an Bord zu gehen, wird man wohl noch lange nicht vergessen, oder? Doch aus irgendeinem Grund erklären die Astronauten plötzlich, dass sie in den Mondmodulen eine eisige Kälte erwartete.

Buzz Aldrin schrieb, dass es in LEM so kalt sei, dass er die Klimaanlage in seinem Anzug herunterdrehen musste. Andererseits sagte Collins: „Die ihnen zugeteilten 2,5 Stunden vergingen sehr schnell, danach stiegen sie zurück in die Mondlandefähre, schlossen die Tür und pumpten Luft in die Kabine.“ Das ist sehr seltsam, da die Klimaanlage des Raumanzugs (sofern sie überhaupt existierte!) unter normalen Druckbedingungen im LEM nicht funktionieren konnte. Es konnte nur im luftleeren Raum funktionieren! Es schleichen sich Zweifel ein: Sind diese beiden Astronauten zum selben Mond geflogen?

21. August 2014 um 12:30 Uhr

Über kosmische Hitze und Kälte

Unternehmensblog von Dauria Aerospace

An heißen Sommertagen ist es Zeit, über die Hitze und Kälte des Weltraums zu sprechen. Dank Science-Fiction-Filmen, wissenschaftlichen und weniger populären Wissenschaftsprogrammen sind viele zu der Überzeugung gelangt, dass der Weltraum ein unvorstellbar kalter Ort ist, an dem es am wichtigsten ist, einen Weg zu finden, sich aufzuwärmen. Aber in Wirklichkeit ist alles viel komplizierter.

Foto Kosmonaut Pawel Winogradow

Um zu verstehen, ob es im Weltraum warm oder kalt ist, müssen wir zunächst zu den Grundlagen der Physik zurückkehren. Was ist also Wärme? Der Begriff der Temperatur gilt für Körper, deren Moleküle in ständiger Bewegung sind. Wenn zusätzliche Energie aufgenommen wird, beginnen sich die Moleküle aktiver zu bewegen, und wenn Energie verloren geht, bewegen sie sich langsamer.

Im verdünnten kosmischen Gas sind Moleküle äußerst selten und ihr Einfluss auf Makrokörper wie Satelliten oder Astronauten ist unbedeutend. Solches Gas kann auf extreme Temperaturen erhitzt werden, aber aufgrund der Seltenheit der Moleküle werden Raumfahrer es nicht spüren. Diese. Für die meisten gewöhnlichen Raumfahrzeuge und Schiffe spielt es überhaupt keine Rolle, wie hoch die Temperatur des interplanetaren und interstellaren Mediums ist: mindestens 3 Kelvin, mindestens 10.000 Grad Celsius.

Wichtig ist noch etwas anderes: Was ist unser kosmischer Körper, welche Temperatur hat er und welche Strahlungsquellen sind in der Nähe?

Die Hauptquelle der Wärmestrahlung in unserem Sonnensystem ist die Sonne. Und die Erde ist ihr ziemlich nahe, daher ist es in erdnahen Umlaufbahnen sehr wichtig, die „Beziehung“ zwischen der Raumsonde und der Sonne anzupassen.

In einigen Fällen und bei einigen Herstellern ähnelt EVTI jedoch nicht der Folie, sondern erfüllt die gleiche Isolierfunktion.

Manchmal werden einige Oberflächen eines Satelliten absichtlich offen gelassen, damit sie entweder Sonnenstrahlung absorbieren oder Wärme aus dem Inneren in den Weltraum ableiten. Normalerweise sind die Oberflächen im ersten Fall mit schwarzem Email bedeckt, das die Sonnenstrahlung stark absorbiert, und im zweiten Fall mit weißem Email, das die Strahlen gut reflektiert.

Bei anderen, weniger komplexen Geräten erfolgt der Wärmeverlust im Weltraum auch durch Strahlung von Heizkörpern. Normalerweise sind sie mit weißer Emaille bedeckt und man versucht, sie entweder parallel zum Sonnenlicht oder im Schatten zu platzieren. Auf dem Wettersatelliten“ Elektro-L„Es war notwendig, die Infrarot-Scanner-Matrix auf -60 Grad Celsius abzukühlen. Dies wurde durch einen Strahler erreicht, der ständig im Schatten gehalten wurde, und alle sechs Monate wurde der Satellit um 180 Grad gedreht, damit die Neigung der Erdachse entstand.“ An den Tagen der Tagundnachtgleiche musste der Satellit leicht schräg gehalten werden, weshalb in den Bildern in der Nähe der Erdpole Artefakte auftraten.