Les jours chauds jours d'été Il est temps de parler de la chaleur et du froid de l'espace. Grâce aux films de science-fiction, aux programmes scientifiques et aux programmes scientifiques moins populaires, nombreux sont ceux qui sont convaincus que l'espace est un endroit incroyablement froid dans lequel le plus important est de trouver comment se réchauffer. Mais en réalité, tout est bien plus compliqué.

Pour comprendre s’il fait chaud ou froid dans l’espace, il faut d’abord revenir aux bases de la physique. Alors, qu’est-ce que la chaleur ? Le concept de température s'applique aux molécules d'une substance en mouvement constant. Lorsqu'une énergie supplémentaire est reçue, les molécules commencent à se déplacer plus activement et lorsque l'énergie est perdue, elles se déplacent plus lentement.

Trois conclusions découlent de ce fait :
1) le vide n’a pas de température ;
2) dans le vide, il n'y a qu'un seul moyen de transfert de chaleur : le rayonnement ;
3) un objet dans l'espace, en fait un groupe de molécules en mouvement, peut être refroidi par contact avec un groupe de molécules en mouvement lent ou chauffé par contact avec un groupe en mouvement rapide.

Le premier principe est utilisé dans un thermos, où les parois sous vide maintiennent la température du thé et du café chauds. Le gaz naturel liquéfié est transporté de la même manière par camion-citerne. Le deuxième principe détermine ce que l'on appelle les conditions d'échange thermique externe, c'est-à-dire l'interaction du Soleil (et/ou d'autres sources de rayonnement) et de l'engin spatial. Le troisième principe est utilisé dans la conception de la structure interne des engins spatiaux.

Lorsqu'ils parlent de température de l'espace, ils peuvent désigner deux températures différentes : la température d'un gaz dispersé dans l'espace ou la température d'un corps situé dans l'espace. Comme chacun le sait, il existe un vide dans l’espace, mais ce n’est pas tout à fait vrai. Presque tout l’espace, du moins à l’intérieur des galaxies, est rempli de gaz, il est tellement raréfié qu’il n’a presque aucun effet thermique sur le corps qui y est placé.

Dans le gaz cosmique raréfié, les molécules sont extrêmement rares et leur impact sur les macro-corps, comme les satellites ou les astronautes, est insignifiant. Ce gaz peut être chauffé à des températures extrêmes, mais en raison de la rareté des molécules, les voyageurs spatiaux ne le ressentiront pas. Ceux. pour les plus ordinaires vaisseau spatial et les navires, peu importe la température du milieu interplanétaire et interstellaire : au moins 3 Kelvin, au moins 10 000 degrés Celsius.

Une autre chose est importante : quel est notre corps cosmique, quelle est sa température et quelles sources de rayonnement se trouvent à proximité.

La principale source de rayonnement thermique dans notre système solaire- c'est le Soleil. Et la Terre en est assez proche, donc sur les orbites proches de la Terre, il est très important d'ajuster la « relation » entre le vaisseau spatial et le Soleil.

Le plus souvent, ils tentent d’envelopper les objets fabriqués par l’homme dans l’espace dans une couverture multicouche, ce qui empêche la chaleur du satellite de s’échapper dans l’espace et empêche les rayons du soleil de griller l’intérieur délicat de l’appareil. La couverture multicouche est appelée EVTI - isolation thermique sous vide, « feuille d'or », qui n'est en réalité ni de l'or ni une feuille, mais un film polymère recouvert d'un alliage spécial, similaire à celui dans lequel les fleurs sont enveloppées.

Cependant, dans certains cas et chez certains fabricants, l'EVTI n'est pas similaire au film, mais remplit la même fonction isolante.

Parfois, certaines surfaces d'un satellite sont délibérément laissées ouvertes afin qu'elles absorbent le rayonnement solaire ou évacuent la chaleur de l'intérieur vers l'espace. Habituellement, dans le premier cas, les surfaces sont recouvertes d'émail noir, qui absorbe fortement le rayonnement du Soleil et émet mal le sien, et dans le second, d'émail blanc, qui absorbe mal et étudie bien.

Il arrive parfois que les instruments à bord d’un vaisseau spatial doivent fonctionner à des températures très basses. Par exemple, les observatoires Millimetron et JWST observeront le rayonnement thermique de l'Univers, et pour cela, les miroirs de leurs télescopes embarqués ainsi que les récepteurs de rayonnement doivent être très froids. Chez JWST, il est prévu que le miroir principal soit refroidi à - 173 degrés Celsius, et chez Millimetron - encore plus bas, à - 269 degrés Celsius. Pour empêcher le Soleil de réchauffer les observatoires spatiaux, ceux-ci sont recouverts d’un écran dit de rayonnement : une sorte de parapluie solaire multicouche, similaire à l’EVTI.

À propos, c'est précisément pour ces satellites « froids » qu'un léger échauffement dû au gaz cosmique raréfié et même aux photons du rayonnement de fond cosmique micro-onde qui remplit l'Univers tout entier devient important. C'est en partie pourquoi Millimetron, ce JWST, est éloigné de la Terre chaude jusqu'au point de Lagrange, situé à 1,5 million de km. En plus des parasols, ces satellites scientifiques disposeront d'un système complexe composé de radiateurs et de réfrigérateurs à plusieurs étages.

Sur d'autres appareils moins complexes, les déperditions de chaleur dans l'espace s'effectuent également par rayonnement des radiateurs. Habituellement, ils sont recouverts d'émail blanc et ils essaient de les placer soit perpendiculairement lumière du soleil, ou à l'ombre. Sur le satellite météorologique Elektro-L, il a fallu refroidir la matrice du scanner infrarouge à -60 degrés Celsius. Ceci a été réalisé à l'aide d'un radiateur, qui était constamment maintenu à l'ombre, et tous les six mois, le satellite était tourné de 180 degrés afin que l'inclinaison de l'axe de la Terre n'expose pas le radiateur aux rayons du soleil. Les jours d'équinoxe, le satellite devait être tenu légèrement incliné, c'est pourquoi des artefacts apparaissaient sur les images à proximité des pôles terrestres.

La surchauffe est l’un des obstacles à la création d’un vaisseau spatial doté d’une puissante source d’énergie nucléaire. L'électricité à bord est obtenue à partir de chaleur avec un rendement bien inférieur à 100 %, l'excès de chaleur doit donc être évacué dans l'espace. Les radiateurs traditionnels utilisés aujourd'hui seraient trop grands et trop lourds, c'est pourquoi des travaux sont actuellement en cours dans notre pays pour créer des réfrigérateurs à radiateurs à gouttelettes, dans lesquels le liquide de refroidissement sous forme de gouttelettes vole à travers l'espace et lui dégage de la chaleur en l'étudiant.

La principale source de rayonnement du système solaire est le Soleil, mais les planètes, leurs satellites, comètes et astéroïdes contribuent de manière significative à l'état thermique des engins spatiaux qui volent à proximité. Tous ces corps célestes ont leur propre température et sont des sources de rayonnement thermique qui, de plus, interagit avec les surfaces externes de l'appareil différemment du rayonnement « plus chaud » du Soleil. Mais les planètes réfléchissent également le rayonnement solaire, et les planètes à atmosphère dense réfléchissent de manière diffuse et sans atmosphère les corps célestes - selon une loi spéciale, et les planètes à atmosphère raréfiée comme Mars - d'une manière complètement différente.

Lors de la création d'un vaisseau spatial, il est nécessaire de prendre en compte non seulement la « relation » entre l'appareil et l'espace, mais également tous les instruments et dispositifs à l'intérieur, ainsi que l'orientation des satellites par rapport aux sources de rayonnement. Pour garantir que certains ne chauffent pas les autres, que d'autres ne gèlent pas et que la température de fonctionnement à bord soit maintenue, un système de service distinct est en cours de développement. C’est ce qu’on appelle le « Système de Gestion Thermique » ou SOTS. Il peut s'agir de radiateurs et de réfrigérateurs, de radiateurs et de caloducs, de capteurs de température et même d'ordinateurs spéciaux. Des systèmes actifs ou passifs peuvent être utilisés lorsque le rôle de chauffage est assuré par des appareils de commande et que le radiateur est le corps de l'appareil. Ce système simple et fiable a été créé pour le satellite privé russe Dauria Aerospace.

Les systèmes actifs plus complexes utilisent un liquide de refroidissement ou des caloducs en circulation, similaires à ceux souvent utilisés pour transférer la chaleur du processeur au dissipateur thermique des ordinateurs et ordinateurs portables.

Le respect du régime thermique est souvent un facteur déterminant dans les performances de l'appareil. Par exemple, le Lunokhod 2, sensible aux changements de température, est mort à cause d'une ridicule poignée de régolithe noir sur son toit. Le rayonnement solaire, qui n'était plus réfléchi par l'isolation thermique, a entraîné une surchauffe des équipements et une panne du « tracteur lunaire ».

Lors de la création d'engins spatiaux et de navires, le respect du régime thermique est assuré par des spécialistes individuels de l'ingénierie SOTP. L'un d'eux, Alexander Shaenko de Dauria Aerospace, a travaillé sur le satellite DX1 et a contribué à la création de ce matériel. Aujourd'hui, Alexandre est occupé à donner des conférences sur l'astronautique et à créer son propre satellite, qui servira à populariser l'espace, devenant ainsi l'objet le plus brillant du ciel après le Soleil et la Lune.

> Quel froid fait-il dans l'espace ?

Quelle est la température dans Cosmos en orbite ? Découvrez le froid qu'il fait dans l'espace, la température du vide, le zéro absolu, la valeur dans l'ombre.

Si nous avions la possibilité de voyager entre les étoiles et de traverser l’espace intergalactique, nous serions amenés à nous retrouver dans des endroits plutôt froids. Alors n'oubliez pas d'emporter des pulls car il va faire froid. Mais quel est le froid dans l’espace et quelle est la température dans l’espace ?

Eh bien, contrairement à votre maison, votre voiture et votre piscine, il n’y a pas de température dans le vide. La question posée semble donc assez stupide. Ce n'est que si vous vous trouvez vous-même dans l'espace que vous pourrez déterminer quelle est la température dans l'espace à l'extérieur du vaisseau.

Il existe trois méthodes de transfert de chaleur : la conduction, la convection et le rayonnement. Chauffez un côté d’un tuyau métallique et la température sera transférée à l’autre (conduction). L'air circulaire est capable de transférer la chaleur d'un côté à l'autre de la pièce (convection). Mais dans le vide, seule la dernière méthode fonctionne.

L'objet absorbe des photons d'énergie et se réchauffe. En même temps, les photons produisent un rayonnement. L'échauffement se produit lorsqu'un objet absorbe plus qu'il n'émet. Sinon, il va refroidir.

Il y a un point où vous ne pouvez plus extraire plus d’énergie d’un objet. Il s'agit de la température minimale possible, égale au zéro absolu. Mais il y a un point intéressant ici : vous n'atteindrez jamais cette cible.

Visitons la Station spatiale internationale avec sa température dans l'espace en orbite. Le métal nu chauffe jusqu’à 260°C lorsqu’il est exposé à la lumière constante du soleil. C’est incroyablement dangereux pour les astronautes, qui sont également obligés d’aller dans l’espace. Il est donc nécessaire d’appliquer un revêtement protecteur. Mais à l’ombre, l’objet refroidit jusqu’à -100°C.

Les astronautes peuvent subir des changements brusques de température selon le côté où ils font face au Soleil. Bien entendu, cela est compensé par des combinaisons spatiales dotées de systèmes de chauffage et de refroidissement.

Allons encore plus loin. Plus on s'éloigne de , plus la température dans l'espace diminue. La température à la surface de Pluton atteint -240°C (33 degrés de plus zéro absolu). La température des gaz et des poussières entre les étoiles est de 10 à 20 degrés au-dessus du zéro absolu.

Si vous montez le plus loin possible, vous obtiendrez une température de 2,7 Kelvin (-270,45°C). C’est déjà la température du rayonnement relique qui imprègne l’Univers tout entier. Alors oui, il fait sacrément froid dans l'espace !

L'un des mythes les plus anciens et les plus répandus sur l'espace est peut-être le suivant : dans le vide de l'espace, toute personne explosera sans combinaison spatiale spéciale. La logique est que comme il n’y a pas de pression là-bas, nous gonflerions et éclaterions, comme un ballon trop gonflé. Cela peut vous surprendre, mais les gens sont bien plus durables que les ballons. Nous n’éclatons pas lorsque nous recevons une injection, et nous n’éclatons pas non plus dans l’espace : notre corps est trop résistant pour le vide. Enflonnons un peu, c'est un fait. Mais nos os, notre peau et nos autres organes sont suffisamment résistants pour survivre à cette situation, à moins que quelqu’un ne les déchire activement. En fait, certaines personnes ont déjà connu des conditions de pression extrêmement basse alors qu’elles travaillaient sur des missions spatiales. En 1966, un homme testait une combinaison spatiale et décompressa soudainement à 36 500 mètres. Il a perdu connaissance mais n'a pas explosé. Il a même survécu et s’est complètement rétabli.

Les gens gèlent

Cette erreur est souvent utilisée. Qui d’entre vous n’a pas vu quelqu’un se retrouver à l’extérieur d’un vaisseau spatial sans combinaison ? Il gèle rapidement et s'il n'est pas ramené, il se transforme en glaçon et s'envole. En réalité, c’est exactement le contraire qui se produit. Vous ne gelerez pas si vous allez dans l'espace, au contraire vous surchaufferez. L'eau au-dessus de la source de chaleur va chauffer, monter, se refroidir et recommencer. Mais il n’y a rien dans l’espace qui puisse accepter la chaleur de l’eau, ce qui signifie qu’un refroidissement jusqu’à une température de congélation est impossible. Votre corps travaillera pour produire de la chaleur. Certes, au moment où vous aurez une chaleur insupportable, vous serez déjà mort.

Le sang bout

Ce mythe n’a rien à voir avec l’idée selon laquelle votre corps surchauffera si vous vous retrouvez dans le vide. Au lieu de cela, cela est directement lié au fait que tout liquide a une relation directe avec la pression environnementale. Plus la pression est élevée, plus le point d’ébullition est élevé et vice versa. Parce qu’il est plus facile pour un liquide de se transformer en gaz. Les personnes logiques peuvent deviner que dans l'espace, où il n'y a aucune pression, le liquide va bouillir et le sang est aussi un liquide. La ligne Armstrong est celle où la pression atmosphérique est si basse que le liquide bout à température ambiante. Le problème est que même si le liquide bout dans l’espace, le sang ne bout pas. D'autres liquides, comme la salive dans la bouche, vont bouillir. L'homme qui a décompressé à 36 500 mètres a déclaré que la salive lui avait « cuit » la langue. Cette ébullition s’apparentera davantage à un brushing. Cependant, contrairement à la salive, le sang se trouve dans un système fermé et vos veines le maintiendront sous pression à l’état liquide. Même si vous êtes dans le vide complet, le fait que le sang soit enfermé dans le système signifie qu’il ne se transformera pas en gaz et ne s’échappera pas.

Le soleil est le point de départ de l'exploration spatiale. Il s’agit d’une grosse boule de feu autour de laquelle tournent toutes les planètes, qui est assez lointaine, mais qui nous réchauffe sans nous brûler. Considérant que nous ne pourrions exister sans lumière du soleil et sans chaleur, il est surprenant qu’il existe une idée fausse à propos du Soleil : qu’il brûle. Si vous vous êtes déjà brûlé par le feu, félicitations, vous avez été frappé par plus de feu que ce que le Soleil pourrait vous donner. En réalité, le Soleil est une grosse boule de gaz qui émet de la lumière et de l’énergie thermique grâce au processus de fusion nucléaire, lorsque deux atomes d’hydrogène forment un atome d’hélium. Le soleil donne de la lumière et de la chaleur, mais ne donne pas du tout de feu ordinaire. C'est juste une grande lumière chaude.

Les trous noirs sont des entonnoirs

Il existe une autre idée fausse courante qui peut être attribuée à la représentation des trous noirs dans les films et les dessins animés. Bien sûr, ils sont « invisibles » par essence, mais pour un public comme vous et moi, ils sont décrits comme de sinistres tourbillons du destin. Ils sont représentés comme des entonnoirs bidimensionnels avec une sortie d’un seul côté. En réalité, un trou noir est une sphère. Il n’y a pas un seul côté qui vous aspire, c’est plutôt comme une planète avec une gravité géante. Si vous vous en approchez trop près, quelle que soit la direction, vous serez englouti.

Rentrée

Nous avons tous vu comment les vaisseaux spatiaux réintègrent l'atmosphère terrestre (ce qu'on appelle la réentrée). Il s'agit d'un test sérieux pour le navire ; en règle générale, sa surface devient très chaude. Beaucoup d'entre nous pensent que cela est dû à la friction entre le navire et l'atmosphère, et cette explication est logique : c'est comme si le navire était entouré de rien et commençait soudainement à frotter contre l'atmosphère à une vitesse gigantesque. Bien sûr, tout va chauffer. Eh bien, la vérité est que la friction élimine moins d’un pour cent de la chaleur lors de la rentrée. La principale raison de l’échauffement est la compression ou la contraction. Alors que le vaisseau revient vers la Terre, l’air qu’il traverse se comprime et entoure le vaisseau. C'est ce qu'on appelle une onde de choc d'arc. L'air qui frappe la tête du navire le pousse. La rapidité de ce qui se passe fait chauffer l’air sans avoir le temps de se décompresser ni de se refroidir. Bien qu'une partie de la chaleur soit absorbée par le bouclier thermique, belles images la rentrée dans l'atmosphère est créée par l'air autour de l'appareil.

Queues de comètes

Imaginez une comète pendant une seconde. Très probablement, vous imaginerez un morceau de glace se précipitant dans l’espace avec une queue de lumière ou de feu derrière lui. Vous serez peut-être surpris d'apprendre que la direction de la queue d'une comète n'a rien à voir avec la direction dans laquelle elle se déplace. Le fait est que la queue d’une comète n’est pas le résultat d’un frottement ou d’une destruction du corps. Le vent solaire chauffe la comète et fait fondre la glace, provoquant le vol des particules de glace et de sable dans la direction opposée du vent. Par conséquent, la queue de la comète ne suivra pas nécessairement une traînée derrière elle, mais sera toujours dirigée loin du soleil.

Après la rétrogradation de Pluton, Mercure est devenue la plus petite planète. C’est également la planète la plus proche du Soleil, il serait donc naturel de supposer qu’elle est la planète la plus chaude de notre système. Bref, Mercure est une planète sacrément froide. Premièrement, au point le plus chaud de Mercure, la température est de 427 degrés Celsius. Même si la planète entière maintenait cette température, Mercure serait toujours plus froide que Vénus (460 degrés). La raison pour laquelle Vénus, qui se trouve à près de 50 millions de kilomètres plus loin du Soleil que Mercure, est plus chaude est due à son atmosphère de dioxyde de carbone. Mercure ne peut se vanter de rien.

Une autre raison est liée à son orbite et à sa rotation. Mercure effectue une révolution complète autour du Soleil en 88 jours terrestres et une révolution complète autour de son axe en 58 jours terrestres. La nuit sur la planète dure 58 jours, ce qui laisse suffisamment de temps pour que la température descende jusqu'à -173 degrés Celsius.

Sondes

Tout le monde sait que le rover Curiosity est actuellement engagé dans d'importantes travail de recherche sur Mars. Mais les gens ont oublié bon nombre des autres enquêtes que nous avons lancées au fil des ans. Le rover Opportunity a atterri sur Mars en 2003 avec pour objectif de mener à bien la mission dans un délai de 90 jours. 10 ans plus tard, il fonctionne toujours. Beaucoup de gens pensent que nous n’avons jamais envoyé de sondes sur d’autres planètes que Mars. Oui, nous avons envoyé de nombreux satellites en orbite, mais faire atterrir quelque chose sur une autre planète ? Entre 1970 et 1984, l’URSS a réussi à poser huit sondes sur la surface de Vénus. Certes, ils ont tous brûlé à cause de l’atmosphère hostile de la planète. Le vaisseau spatial le plus persistant a survécu environ deux heures, bien plus longtemps que prévu.

Si nous allons un peu plus loin dans l’espace, nous atteindrons Jupiter. Pour les rovers, Jupiter est une cible encore plus difficile que Mars ou Vénus car elle est presque entièrement constituée de gaz, sur lequel on ne peut pas rouler. Mais cela n’a pas arrêté les scientifiques et ils y ont envoyé une sonde. En 1989, la sonde spatiale Galileo s'est lancée dans l'étude de Jupiter et de ses lunes, ce qu'elle a fait pendant 14 ans. Il a également largué une sonde sur Jupiter, qui a renvoyé des informations sur la composition de la planète. Bien qu'il y ait un autre vaisseau en route vers Jupiter, cette toute première information est inestimable, puisqu'à cette époque la sonde Galileo était la seule sonde à plonger dans l'atmosphère de Jupiter.

État d'apesanteur

Ce mythe semble tellement évident que beaucoup de gens refusent de se convaincre du contraire. Les satellites, les vaisseaux spatiaux, les astronautes et autres ne font pas l’expérience de l’apesanteur. La véritable apesanteur, ou microgravité, n’existe pas et personne n’en a jamais fait l’expérience. La plupart des gens se demandent comment est-il possible que les astronautes et les navires flottent parce qu'ils sont loin de la Terre et ne subissent pas son attraction gravitationnelle. En fait, c’est la gravité qui leur permet de flotter. En volant autour de la Terre ou de tout autre corps céleste avec une gravité importante, l'objet tombe. Mais comme la Terre est en mouvement constant, ces objets ne s’écrasent pas dessus.

La gravité terrestre tente d'attirer le vaisseau vers sa surface, mais le mouvement continue, donc l'objet continue de tomber. Cette chute éternelle conduit à l’illusion de l’apesanteur. Les astronautes à l’intérieur du vaisseau tombent également, mais ils semblent flotter. Le même état peut être ressenti lors de la chute d’un ascenseur ou d’un avion. Et vous pouvez en faire l'expérience dans un avion en chute libre à une altitude de 9 000 mètres.

Malgré tous les mythes courants, l’espace n’est en réalité ni froid ni chaud. Seule la matière peut avoir ces propriétés, et l'espace est l'absence de matière. La science affirme que la chaleur est une mesure de l’activité moléculaire. Comme il y a très peu d’atomes ou de molécules dans l’espace, le vide est presque parfait.

L'astronaute Buzz Aldrin (archives NASA)

Seule la présence ou la distance des sources de chaleur détermine les températures d'ébullition ou de congélation et, par conséquent, les sensations humaines - qu'il fasse froid ou chaud à ce moment-là. C’est précisément pourquoi la question de la thermorégulation et de la capsule habitable d’un vaisseau spatial, et notamment de la combinaison spatiale, est si importante. Après tout, à en juger par les rapports des astronautes et les films et documents photographiques qu'ils ont présentés, en combinaison spatiale, ils ont passé des heures (voire 10 à 12 heures) dans l'espace (c'est-à-dire soit sous le soleil brûlant, soit dans son ombre glaciale). , et la combinaison spatiale était à la fois leur seul abri et presque leur maison.

Et quand, en 1969 et au cours des trois années suivantes, les astronautes américains ont sauté joyeusement sur la surface lunaire, tout le monde, bien sûr, a prêté attention aux sacs à dos qu'ils portaient sur le dos. Les travailleurs de la planète entière regardaient avec un respect incontestable ce chef-d’œuvre de la technologie américaine avancée. Après tout, ce sac à dos universel fournissait à l’astronaute tout ce dont il avait besoin. L’espace étant « froid », comme tout le monde le croyait à l’époque, le sac à dos devait assurer un chauffage suffisant. Et aussi la pression normale, l'apport d'oxygène, l'élimination de l'excès d'humidité, etc. Puis, cependant, ils se sont rappelés que la Lune est plus chaude que l'eau bouillante pendant la journée (le Soleil chauffe sa surface à 120°C) et que l'astronaute a plutôt besoin de refroidissement. systèmes. Mais cela a suscité un respect encore plus grand pour les technologues américains : quels merveilleux systèmes de soutien ils ont créés - ils vous sauvent de la chaleur et du froid !

Photo de la Lune (archives wordpress.com)

En bref, ce système et le sac à dos le contenant sont appelés PSZHO – Portable Life Support System (PLSS – Portable Life Support System). Un PSJO prêt à l’emploi pèse 38 kg sur Terre et un peu plus de 6 kg sur la Lune, et mesure 66 cm de long, 46 cm de large et 25 cm d’épaisseur. Le volume total du sac à dos est donc de 0,66 x 0,46 x 0,25 = 0,076 mètre cube. m. La NASA a affirmé que le PSJO avait fourni à l'astronaute un système de survie complet pendant plusieurs heures. Il y avait : une bouteille d'oxygène, un neutralisant de dioxyde de carbone, un dispositif pour éliminer l'humidité, un récipient avec de l'eau pour le refroidissement, un autre récipient avec des eaux usées pour l'élimination, un échangeur de chaleur, un système de capteurs pour surveiller les fonctions vitales du corps, un talkie-walkie puissant pour transmettre un signal à la Terre, 4 litres d'eau. Et pour couronner le tout, les batteries sont suffisamment grosses pour alimenter tout l'équipement de ce sac à dos.

Les esprits notent cependant l'analogie du système avec l'évent des baleines et des cachalots : lorsqu'ils reviennent des profondeurs de l'océan à la surface, ils doivent rejeter l'air évacué et la vapeur avec une puissante fontaine. Et les astronautes sont aussi d’autres déchets. Autrement dit, ils devaient marcher sur la Lune dans un halo de fontaines de vapeur ou de fines miettes de glace émises par les combinaisons spatiales par la sueur, l'urine et d'autres émissions naturelles du corps. Bon, disons que la NASA n’a pas publié ces images pour des raisons éthiques.

Mais comment tout cela s’est-il déroulé d’un point de vue technique ? La NASA affirme que les astronautes portaient des combinaisons dans lesquelles étaient cousus de fins tubes en plastique remplis d’eau, reliés à un réservoir d’eau : « Un système de refroidissement plus efficace a été utilisé en utilisant des sous-vêtements refroidis à l’eau avec de fins tubes en plastique cousus à l’intérieur. »

Buzz Aldrin (archives NASA)

L’air chaud des combinaisons spatiales, créé par les processus métaboliques du corps de l’astronaute, a apparemment été évacué à l’aide de ce système vers l’échangeur de chaleur PSZHO. Lorsque la combinaison a commencé à accumuler un excès de chaleur, l'astronaute a appuyé sur un bouton, activant le mécanisme d'évacuation des eaux usées de la sortie de l'échangeur de chaleur. « De l’eau a jailli de la combinaison, s’est transformée en glace et a été projetée dans l’espace », témoignent les astronautes.

Le seul avantage du plastique est sa flexibilité. Sinon, le plastique est le pire choix pour un système de refroidissement car c’est un bon isolant thermique. Le système ne pourrait fonctionner que s'il y avait suffisamment d'eau dans le PSJO. Quelle quantité d’eau est nécessaire pour accomplir la tâche ? La superficie d'un astronaute est d'environ 0,75 mètre carré. m. En utilisant une émissivité de 0,2, on trouve le rayonnement solaire absorbé : 1353 W/m² × 0,2 × 0,75 m² = 203 W.

Les partisans de la version officielle de la NASA affirment : « Le PSJO a été conçu pour dissiper la chaleur métabolique générée par l'astronaute à un rythme de 1 600 unités thermiques britanniques (BTU) par heure. » Puisque 1 BTU par heure arrondi équivaut à 0,293 W, nous obtenons 469 W. Il faut ajouter cela au rayonnement thermique du Soleil : 203 + 469 = 672 W.

Il faut maintenant calculer la chaleur émise par le côté ombre de la combinaison. Mais nous devrons d’abord faire certaines hypothèses sur la température de l’air et de la combinaison spatiale. Plus la température est élevée, plus le refroidisseur peut fonctionner facilement.

Supposons que la température des combinaisons spatiales soit de +38°C, soit +311°K. Nous pouvons maintenant appliquer la formule de Stefan Boltzmann. Pour ce faire, inversons l'équation d'origine :

Ainsi, en arrondissant le résultat, nous obtenons un rayonnement de 80 W. Soustrayez-le de 672 et nous obtenons 592 watts. Pour arrondir, ajoutez 8 W pour divers rayonnements thermiques des talkies-walkies, de la pompe à eau, etc. Total 600 W. Il y a 860 calories dans un watt. En prenant en compte le cas extrême (fonctionnement à 100 % d'efficacité), il est nécessaire de produire suffisamment de glace pour résister à 516 000 cal par heure. En 4 heures, il accumule 2 064 000 calories.

Pour réduire la température de 1 g d’eau de 1°C, il faut une perte de 1 calorie de chaleur. Pour former de la glace, 1 g d'eau doit perdre 80 calories supplémentaires. Ainsi, une baisse de température de +38°C jusqu'au point de congélation (0°C) entraîne le transfert de 38 calories, plus 80 calories supplémentaires pour la congélation, soit un total de 118 calories pour chaque gramme libéré par la sortie. Si vous divisez 2 064 000 calories par 118, vous obtenez 17 491 grammes à libérer. Cela fait 17,5 litres, soit 0,0175 cc. m, soit près d'un quart du volume du PSZHO. Cette quantité d'eau pèse 17,5 kg sur Terre, soit 46% du poids du sac à dos !

Regardons maintenant les choses avec réalisme. En utilisant un rendement de 40% (c'est un chiffre assez élevé pour la plupart des mécanismes), nous obtenons des chiffres beaucoup plus impressionnants, indiquant que le PSJO ne pourrait tout simplement pas accueillir même une unité de refroidissement ! Mais le sac à dos contient également une bouteille d'oxygène, un neutralisant de dioxyde de carbone, un dispositif pour éliminer l'humidité, un récipient avec de l'eau pour le refroidissement, un récipient avec les eaux usées, un échangeur de chaleur, un système de capteurs, un talkie-walkie et des batteries puissantes ! Ne pensez-vous pas que seul un sorcier pourrait concevoir de tels sacs à dos ?

Cependant, continuons sur le refroidissement. Si nous divisons 17 491 g d'eau par 240 minutes, il s'avère qu'environ 70 g d'eau ont dû être crachés par la sortie par minute, s'échappant de la combinaison sous forme de « vapeur gelée ». La dernière expression ressemble à « glace frite », mais les experts de la NASA semblent habitués aux paradoxes.

Cependant, tout cela n’a pas d’importance, puisque les calculs théoriques contredisent les faits réels. Selon le schéma en coupe du PSJO officiellement publié, le réservoir d'eau ne mesure que 7,6 cm de diamètre et 35,5 cm de longueur. En conséquence, le volume de ce conteneur est de 1 600 mètres cubes. cm (1,6 litre). Cette eau ne durerait que 25 à 30 minutes avec une efficacité impossible à 100 % ! Mais la NASA nous a parlé de 4 heures ! Peut-être inventé nouvelle façon concentration en eau ? De toutes les réalisations de l’ère spatiale, celle-ci serait la plus étonnante !

Détail photo de la combinaison spatiale de Michael Collins (archives NASA)

Si nous regardons les choses de manière réaliste, nos héros de l’espace devaient emporter avec eux un parasol. Les garder à l’abri de la lumière directe du soleil leur aurait évité bien des problèmes de surchauffe, du moins lorsqu’ils sautaient sur la lune.

Mais même s’ils se cachaient derrière une sorte de parapluie pendant leur saut, pourquoi les modules lunaires n’étaient-ils pas recouverts de quoi que ce soit ? Ils restèrent debout pendant des heures sous un soleil de plomb. Imaginez votre voiture assise au soleil pendant plusieurs heures l’été dernier ! Vous ne pourrez probablement pas oublier longtemps la sensation de monter à bord, n’est-ce pas ? Mais pour une raison quelconque, les astronautes déclarent soudain qu'un froid glacial les attend dans les modules lunaires.

Buzz Aldrin a écrit qu'il faisait si froid au LEM qu'il a dû baisser la climatisation de sa combinaison. D'un autre côté, Collins a déclaré: "Les 2,5 heures qui leur étaient imparties se sont écoulées très rapidement, après quoi ils sont remontés dans le module lunaire, ont fermé la porte et ont pompé de l'air dans la cabine." C’est très étrange, puisque le climatiseur de la combinaison spatiale (s’il existait !) ne pourrait pas fonctionner dans des conditions normales de pression à l’intérieur du LEM. Il ne pouvait fonctionner que dans le vide ! Des doutes s’installent : ces deux astronautes ont-ils volé vers la même Lune ?..

21 août 2014 à 12h30

À propos de la chaleur et du froid cosmiques

Blog de la société Dauria Aerospace

Lors des chaudes journées d’été, il est temps de parler de la chaleur et du froid de l’espace. Grâce aux films de science-fiction, aux programmes scientifiques et aux programmes scientifiques moins populaires, beaucoup sont convaincus que l'espace est un endroit incroyablement froid dans lequel le plus important est de trouver comment se réchauffer. Mais en réalité, tout est bien plus compliqué.

Photo le cosmonaute Pavel Vinogradov

Pour comprendre s’il fait chaud ou froid dans l’espace, il faut d’abord revenir aux bases de la physique. Alors, qu’est-ce que la chaleur ? La notion de température s'applique aux corps dont les molécules sont en mouvement constant. Lorsqu'une énergie supplémentaire est reçue, les molécules commencent à se déplacer plus activement et lorsque l'énergie est perdue, elles se déplacent plus lentement.

Dans le gaz cosmique raréfié, les molécules sont extrêmement rares et leur impact sur les macro-corps, comme les satellites ou les astronautes, est insignifiant. Ce gaz peut être chauffé à des températures extrêmes, mais en raison de la rareté des molécules, les voyageurs spatiaux ne le ressentiront pas. Ceux. pour la plupart des engins spatiaux et des navires ordinaires, la température du milieu interplanétaire et interstellaire n'a aucune importance : au moins 3 Kelvin, au moins 10 000 degrés Celsius.

Une autre chose est importante : quel est notre corps cosmique, quelle est sa température et quelles sources de rayonnement se trouvent à proximité.

La principale source de rayonnement thermique dans notre système solaire est le Soleil. Et la Terre en est assez proche, donc sur les orbites proches de la Terre, il est très important d'ajuster la « relation » entre le vaisseau spatial et le Soleil.

Cependant, dans certains cas et chez certains fabricants, l'EVTI n'est pas similaire au film, mais remplit la même fonction isolante.

Parfois, certaines surfaces d'un satellite sont délibérément laissées ouvertes afin qu'elles absorbent le rayonnement solaire ou évacuent la chaleur de l'intérieur vers l'espace. Habituellement, dans le premier cas, les surfaces sont recouvertes d'émail noir, qui absorbe fortement le rayonnement solaire, et dans le second cas, d'émail blanc, qui reflète bien les rayons.

Sur d'autres appareils moins complexes, les déperditions de chaleur dans l'espace s'effectuent également par rayonnement des radiateurs. Habituellement, ils sont recouverts d'émail blanc et ils essaient de les placer soit parallèlement à la lumière du soleil, soit à l'ombre. Sur le satellite météo" Électro-L"Il était nécessaire de refroidir la matrice du scanner infrarouge à -60 degrés Celsius. Cela a été réalisé à l'aide d'un radiateur constamment maintenu à l'ombre, et tous les six mois, le satellite était tourné de 180 degrés afin que l'inclinaison de l'axe de la Terre Cela ne conduisait pas à ce que le radiateur soit exposé aux rayons du soleil. Les jours d'équinoxe, le satellite devait être tenu légèrement incliné, c'est pourquoi des artefacts apparaissaient sur les images à proximité des pôles terrestres.