Forró napokon nyári napok Ideje beszélni az űr melegéről és hidegéről. A tudományos-fantasztikus filmeknek, a tudománynak és a nem túl népszerű tudományos programoknak köszönhetően sokan meggyőződtek arról, hogy az űr egy elképzelhetetlenül hideg hely, amelyben a legfontosabb megtalálni a bemelegítés módját. De a valóságban minden sokkal bonyolultabb.

Ahhoz, hogy megértsük, meleg vagy hideg van-e az űrben, először vissza kell térnünk a fizika alapjaihoz. Tehát mi az a hő? A hőmérséklet fogalma az anyagok állandó mozgásban lévő molekuláira vonatkozik. Ha többletenergiát kap, a molekulák aktívabban kezdenek mozogni, energiavesztéskor pedig lassabban.

Ebből a tényből három következtetés következik:
1) a vákuumnak nincs hőmérséklete;
2) vákuumban a hőátadásnak csak egy módja van - sugárzás;
3) a térben lévő objektum, valójában mozgó molekulák csoportja, lehűthető lassan mozgó molekulák csoportjával való érintkezés útján, vagy felmelegíthető egy gyorsan mozgó csoporttal való érintkezés útján.

Az első elvet a termoszban használják, ahol a vákuumfalak tartják a forró tea és kávé hőmérsékletét. A cseppfolyósított földgázt ugyanígy szállítják tartályhajókban. A második alapelv határozza meg az úgynevezett külső hőcsere feltételeit, vagyis a Nap (és/vagy más sugárforrások) és az űrhajó kölcsönhatását. A harmadik elvet az űrhajók belső szerkezetének tervezésénél alkalmazzák.

Amikor a tér hőmérsékletéről beszélnek, akkor két különböző hőmérsékletet jelenthetnek: a térben szétszórt gáz hőmérsékletét vagy egy térben elhelyezkedő test hőmérsékletét. Mint mindenki tudja, az űrben vákuum van, de ez nem teljesen igaz. Ott, legalábbis a galaxisokon belül, szinte az egész tér tele van gázzal, csak annyira ritka, hogy szinte semmilyen hőhatása nincs a benne elhelyezett testre.

A ritka kozmikus gázban a molekulák rendkívül ritkák, és a makrotestekre, például műholdakra vagy űrhajósokra gyakorolt ​​hatásuk jelentéktelen. Az ilyen gáz extrém hőmérsékletre hevíthető, de a molekulák ritkasága miatt az űrutazók ezt nem fogják érezni. Azok. a legtöbb közönséges számára űrhajóés hajók, egyáltalán nem mindegy, hogy milyen a bolygóközi és csillagközi közeg hőmérséklete: legalább 3 Kelvin, legalább 10 000 Celsius-fok.

Egy másik dolog fontos: milyen a kozmikus testünk, milyen hőmérsékletű, és milyen sugárforrások vannak a közelben.

A hősugárzás fő forrása nálunk Naprendszer- ez a Nap. A Föld pedig meglehetősen közel van hozzá, ezért a Föld-közeli pályákon nagyon fontos az űrhajó és a Nap „viszonyának” beállítása.

Leggyakrabban ember alkotta tárgyakat próbálnak beburkolni a térben egy többrétegű takaróba, ami megakadályozza, hogy a műhold hője az űrbe kerüljön, és a napsugarak megsütik a készülék finom belsejét. A többrétegű takarót EVTI - szita-vákuum hőszigetelésnek, „aranyfóliának” hívják, ami valójában nem arany vagy fólia, hanem egy speciális ötvözettel bevont polimer fólia, hasonló ahhoz, amelybe a virágokat csomagolják.

Azonban bizonyos esetekben és egyes gyártóktól az EVTI nem hasonlít a fóliához, hanem ugyanazt a szigetelő funkciót látja el.

Néha a műholdak egyes felületeit szándékosan nyitva hagyják, így azok vagy elnyelik a napsugárzást, vagy elvezetik belülről a hőt az űrbe. Általában az első esetben a felületeket fekete zománc borítja, amely erősen elnyeli a Nap sugárzását és rosszul bocsátja ki a sajátját, a másodikban pedig fehér zománccal, amely rosszul elnyeli és jól tanul.

Vannak esetek, amikor az űrhajó fedélzetén lévő műszereknek nagyon alacsony hőmérsékleten kell működniük. Például a Millimetron és a JWST obszervatóriumok megfigyelik az Univerzum hősugárzását, és ehhez a fedélzeti teleszkópjaik tükreinek és a sugárvevőknek is nagyon hidegnek kell lenniük. A JWST-nél a főtükör a tervek szerint -173 Celsius-fokra, a Millimetronnál pedig még ennél is alacsonyabbra, -269 Celsius-fokra hűthető. Hogy a Nap ne melegítse fel az űrobszervatóriumokat, úgynevezett sugárzási ernyővel borítják őket: egyfajta többrétegű napernyővel, hasonlóan az EVTI-hez.

Egyébként éppen az ilyen „hideg” műholdak számára válik fontossá a ritka kozmikus gázból, sőt a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásból származó, az egész Univerzumot betöltő fotonok enyhe melegítése. Részben ezért küldik a Millimetront, azt a JWST-t a meleg Földről az 1,5 millió km-re lévő Lagrange-pontba. Ezek a tudományos műholdak a napernyők mellett radiátorokkal és többlépcsős hűtőszekrényekkel is rendelkeznek majd.

Más, kevésbé bonyolult készülékeken a térben a hőveszteséget a radiátorok sugárzása is végrehajtja. Általában fehér zománc borítja őket, és megpróbálják őket merőlegesen elhelyezni napfény, vagy árnyékban. Az Elektro-L időjárási műholdon -60 Celsius-fokra kellett lehűteni az infravörös szkenner mátrixát. Ezt egy folyamatosan árnyékban tartott radiátor segítségével sikerült elérni, és félévente 180 fokkal elfordították a műholdat, hogy a Föld tengelyének dőlése ne vezessen oda, hogy a radiátor ki legyen téve a napsugárzásnak. A napéjegyenlőség napjain a műholdat enyhe szögben kellett tartani, ezért a képeken a Föld pólusai közelében jelentek meg leletek.

A túlmelegedés az egyik akadály egy erős nukleáris energiaforrással rendelkező űrhajó létrehozásában. A fedélzeten lévő villamos energiát hőből nyerik, amelynek hatásfoka jóval kisebb, mint 100%, ezért a felesleges hőt az űrbe kell leadni. A ma használatos hagyományos radiátorok túl nagyok és nehezek lennének, ezért hazánkban most olyan cseppradiátoros hűtőszekrények kialakításán dolgoznak, amelyekben a hűtőfolyadék cseppek formájában átrepül a világűrben, és azt tanulmányozva hőt ad le neki.

A Naprendszer fő sugárzási forrása a Nap, de a bolygók, ezek műholdai, üstökösei és aszteroidái jelentősen hozzájárulnak a közelükben repülő űrhajó termikus állapotához. Mindezek az égitestek saját hőmérséklettel rendelkeznek, és hősugárzás forrásai, amelyek ráadásul másképpen lépnek kölcsönhatásba a készülék külső felületeivel, mint a Nap „forróbb” sugárzása. De a bolygók a napsugárzást is visszaverik, a sűrű atmoszférájú bolygók pedig diffúz, légkör nélküli égitesteket - egy speciális törvény szerint, illetve a Marshoz hasonló, ritka légkörű bolygókat - egészen másképp.

Az űrrepülőgépek létrehozásakor nem csak az eszköz és a tér „viszonyát”, hanem a benne lévő összes műszert, eszközt, valamint a műholdak sugárforrásokhoz viszonyított tájolását is figyelembe kell venni. Annak érdekében, hogy egyesek ne fűtsenek fel másokat, mások ne fagyjanak meg, és hogy a fedélzeten az üzemi hőmérséklet megmaradjon, külön szervizrendszert fejlesztenek ki. „Hőgazdálkodási rendszernek” vagy SOTS-nak hívják. Tartalmazhatnak fűtőtesteket és hűtőszekrényeket, radiátorokat és hőcsöveket, hőmérséklet-érzékelőket és még speciális számítógépeket is. Aktív vagy passzív rendszerek alkalmazhatók, amikor a fűtőelemek szerepét kezelő eszközök látják el, és a radiátor a készülék teste. Ezt az egyszerű és megbízható rendszert a Dauria Aerospace orosz magánműholdra hozták létre.

A bonyolultabb aktív rendszerek keringető hűtőfolyadékot vagy hőcsöveket használnak, hasonlóan ahhoz, amit gyakran használnak a hő átvitelére a CPU-ból a hűtőbordába a számítógépekben és laptopokban.

A hőszabályozás betartása gyakran döntő tényező a készülék teljesítményében. Például a hőmérséklet-változásokra érzékeny Lunokhod 2 meghalt a tetején lévő nevetséges maroknyi fekete regolit miatt. A napsugárzás, amelyet a hőszigetelés már nem tükrözött, a berendezés túlmelegedéséhez és a „holdtraktor” meghibásodásához vezetett.

Az űrhajók és hajók létrehozásánál a termikus rezsim betartását az egyes SOTP mérnökök végzik. Egyikük, Alexander Shaenko a Dauria Aerospace-től a DX1 műholdon dolgozott, és ő segített ennek az anyagnak az elkészítésében. Alexander most elfoglalt előadásokat tart az asztronautikáról, és saját műholdat készít, amely az űr népszerűsítését szolgálja, és a Nap és a Hold után a legfényesebb objektum lesz az égen.

> Milyen hideg van az űrben?

Milyen hőmérsékletű világűr pályán? Tudja meg, milyen hideg van a világűrben, vákuum hőmérséklet, abszolút nulla, érték az árnyékban.

Ha lehetőségünk lenne csillagok között utazni és az intergalaktikus téren áthaladni, elég hideg helyekre kellene kerülnünk. Szóval ne felejts el becsomagolni néhány pulóvert, mert hideg lesz. De milyen hideg van az űrben és milyen a hőmérséklet az űrben?

Nos, ellentétben az Ön házával, autójával és medencéjével, a vákuumban nincs hőmérséklet. Szóval a feltett kérdés valójában elég hülyén hangzik. Csak ha az űrben találja magát, akkor tudja meghatározni, hogy a hajón kívül milyen hőmérséklet van a világűrben.

A hőátadásnak három módja van: vezetés, konvekció és sugárzás. Melegítse fel a fémcső egyik oldalát, és a hőmérséklet átkerül a másikra (vezetés). A kör alakú levegő képes hőt átadni a helyiség egyik oldaláról a másikra (konvekció). De légüres térben csak az utolsó módszer működik.

A tárgy elnyeli az energia fotonjait és felmelegszik. Ugyanakkor a fotonok sugárzást termelnek. Felmelegedés akkor következik be, amikor egy tárgy többet nyel el, mint amennyit kibocsát. Ellenkező esetben kihűl.

Van egy pont, amikor nem tudsz több energiát kihozni egy tárgyból. Ez a minimális lehetséges hőmérséklet, ami egyenlő az abszolút nullával. De van itt egy érdekes pont - soha nem fogod elérni ezt a jelet.

Látogassuk meg a Nemzetközi Űrállomást, melynek hőmérséklete az űrben kering. A csupasz fém 260°C-ra melegszik fel állandó napfény hatására. Ez hihetetlenül veszélyes az űrhajósok számára, akik szintén kénytelenek kimenni a világűrbe. Ezért védőbevonatot kell alkalmazni. De az árnyékban az objektum -100 °C-ra hűl.

Az űrhajósok hirtelen hőmérséklet-változásokat tapasztalhatnak attól függően, hogy melyik oldalon néznek a Nap felé. Természetesen ezt kompenzálják a fűtő-hűtési rendszerű szkafanderek.

Menjünk még tovább. Minél távolabb kerülsz a -tól, annál alacsonyabb lesz a hőmérséklet a térben. A Plútó felszíni hőmérséklete eléri a -240°C-ot (33 fokkal magasabb). abszolút nulla). A csillagok közötti gáz és por hőmérséklete 10-20 fokkal az abszolút nulla felett van.

Ha a lehető legmesszebbre mászik, 2,7 Kelvin (-270,45°C) hőmérsékletet kap. Ez már az egész Univerzumot átható reliktum sugárzás hőmérséklete. Szóval igen, rohadt hideg van az űrben!

Talán az egyik legrégebbi és legelterjedtebb mítosz az űrről: az űr vákuumában minden ember felrobban speciális szkafander nélkül. A logika az, hogy mivel ott nincs nyomás, felfújnánk és szétrobbannánk, mint egy túlságosan felfújt léggömb. Lehet, hogy meglep, de az emberek sokkal tartósabbak, mint a léggömbök. Nem robbanunk ki, amikor injekciót kapunk, és az űrben sem – testünk túl kemény a vákuumhoz. Duzzogjunk egy kicsit, ez tény. De csontjaink, bőrünk és más szerveink elég rugalmasak ahhoz, hogy túléljék ezt, hacsak valaki aktívan szét nem tépi őket. Valójában néhány ember már tapasztalt rendkívül alacsony nyomású körülményeket űrmissziók során. 1966-ban egy férfi egy űrruhát tesztelt, és 36 500 méter magasan hirtelen leereszkedett. Eszméletét vesztette, de nem robbant fel. Még túlélte, és teljesen felépült.

Az emberek megfagynak

Ezt a tévedést gyakran használják. Ki ne látott volna közületek valakit öltöny nélkül az űrhajón kívül? Gyorsan megfagy, és ha nem hozzák vissza, jégcsapdá válik és elúszik. A valóságban ennek pont az ellenkezője történik. Nem fagy meg, ha kimész az űrbe, ellenkezőleg, túlmelegszik. A hőforrás feletti víz felmelegszik, felemelkedik, lehűl és újraindul. De az űrben nincs semmi, ami elfogadná a víz hőjét, ami azt jelenti, hogy a fagypontra hűlés lehetetlen. A tested hőtermelésen fog dolgozni. Igaz, mire elviselhetetlenül meleg lesz, már halott lesz.

A vér felforr

Ennek a mítosznak semmi köze ahhoz az elképzeléshez, hogy a teste túlmelegszik, ha vákuumban találja magát. Ehelyett közvetlenül összefügg azzal a ténnyel, hogy bármely folyadék közvetlen kapcsolatban áll a környezeti nyomással. Minél nagyobb a nyomás, annál magasabb a forráspont, és fordítva. Mert a folyadék könnyebben átalakul gáz formává. A logikával rendelkező emberek sejthetik, hogy az űrben, ahol egyáltalán nincs nyomás, a folyadék felforr, és a vér is folyadék. Az Armstrong-vonal az, ahol a légköri nyomás olyan alacsony, hogy a folyadék szobahőmérsékleten felforr. A probléma az, hogy míg a folyadék felforr az űrben, a vér nem. Más folyadékok, például a nyál a szájban felforrnak. A 36 500 méteren leszorító férfi azt mondta, hogy a nyál „főzte” a nyelvét. Ez a főzés inkább hajszárítás lesz. A vér azonban, ellentétben a nyállal, zárt rendszerben van, és vénái folyékony állapotban nyomás alatt tartják. Még ha teljes vákuumban is van, az a tény, hogy a vér zárva van a rendszerben, azt jelenti, hogy nem válik gázzá és nem távozik.

A Nap az, ahol az űrkutatás kezdődik. Ez egy nagy tűzgömb, amely körül az összes bolygó forog, ami meglehetősen távol van, de felmelegít minket anélkül, hogy megégetne. Figyelembe véve, hogy nem létezhetnénk napfény és hő nélkül, meglepő, hogy van egy nagy tévhit a Nappal kapcsolatban: hogy ég. Ha valaha is megégette magát tűzzel, gratulálok, több tűz érte, mint amennyit a Nap adhatna. A valóságban a Nap egy nagy gázgömb, amely fény- és hőenergiát bocsát ki a magfúzió során, amikor két hidrogénatom héliumatomot alkot. A nap fényt és meleget ad, de egyáltalán nem ad közönséges tüzet. Csak egy nagy, meleg fény.

A fekete lyukak tölcsérek

Van egy másik elterjedt tévhit, amely a fekete lyukak filmekben és rajzfilmekben való ábrázolásának tudható be. Természetesen lényegükben „láthatatlanok”, de egy olyan közönség számára, mint te és én, úgy ábrázolják őket, mint a sors baljós örvényeit. Kétdimenziós tölcsérekként vannak ábrázolva, amelyeknek csak az egyik oldalán van kijárat. A valóságban a fekete lyuk egy gömb. Nincs egyik oldala, ami magába szívna, inkább olyan, mint egy bolygó óriási gravitációval. Ha bármelyik irányból túl közel kerülsz hozzá, akkor elnyelnek.

Újbóli belépés

Mindannyian láttuk, hogy az űrhajók hogyan lépnek vissza a Föld légkörébe (úgynevezett visszalépés). Ez komoly próbatétel a hajó számára; rendszerint nagyon felforrósodik a felülete. Sokan azt gondoljuk, hogy ez a hajó és a légkör közötti súrlódásnak köszönhető, és ennek a magyarázatnak van értelme: olyan, mintha a hajót semmi sem vette volna körül, és hirtelen óriási sebességgel kezdi súrolni a légkört. Természetesen minden felmelegszik. Nos, az igazság az, hogy a súrlódás a hőnek kevesebb mint egy százalékát távolítja el a visszatérés során. A felmelegedés fő oka a kompresszió vagy összehúzódás. Ahogy a hajó visszarohan a Föld felé, a levegő, amelyen áthalad, összenyomódik és körülveszi a hajót. Ezt íj lökéshullámnak nevezik. A hajó fejét érő levegő löki. A történések sebessége a levegő felmelegedését okozza anélkül, hogy ideje lenne a nyomáscsökkentésre vagy lehűlésre. Bár a hő egy részét a hőpajzs elnyeli, szép képek a légkörbe való visszajutást a készülék körüli levegő hozza létre.

Üstökösfarok

Képzelj el egy üstököst egy pillanatra. Valószínűleg elképzelhető, hogy egy jégdarab száguld át a világűrön, mögötte fény vagy tűz. Meglepő lehet, hogy az üstökös farkának irányának semmi köze ahhoz, hogy az üstökös milyen irányba halad. Az a tény, hogy az üstökös farka nem a súrlódás vagy a test megsemmisülésének eredménye. A napszél felmelegíti az üstököst, és a jég elolvadását idézi elő, aminek következtében a jég- és homokrészecskék a széllel ellenkező irányba repülnek. Ezért az üstökös farka nem feltétlenül húzódik mögötte egy nyomban, hanem mindig a naptól távolodik.

A Plútó lefokozása után a Merkúr lett a legkisebb bolygó. Ez egyben a Naphoz legközelebb eső bolygó is, ezért természetes lenne azt feltételezni, hogy rendszerünk legforróbb bolygója. Röviden: a Merkúr egy átkozottul hideg bolygó. Először is, a Merkúr legmelegebb pontján a hőmérséklet 427 Celsius fok. Még ha az egész bolygó fenntartja is ezt a hőmérsékletet, a Merkúr még mindig hidegebb lenne, mint a Vénusz (460 fok). A Vénusz, amely csaknem 50 millió kilométerrel távolabb van a Naptól, mint a Merkúr, a szén-dioxid légkör miatt melegebb. A Merkúr nem büszkélkedhet semmivel.

Egy másik ok a pályájával és forgásával kapcsolatos. A Merkúr 88 földi nap alatt tesz meg egy teljes körforgást a Nap körül, és 58 földi nap alatt tesz meg egy teljes körforgást a tengelye körül. Az éjszaka a bolygón 58 napig tart, ami elegendő időt biztosít ahhoz, hogy a hőmérséklet -173 Celsius-fokra csökkenjen.

Szondák

Mindenki tudja, hogy a Curiosity rover jelenleg fontos dolgokkal foglalkozik kutatómunka a Marson. De az emberek megfeledkeztek sok más szondáról, amit az évek során kiküldtünk. Az Opportunity rover 2003-ban landolt a Marson azzal a céllal, hogy 90 napon belül végrehajtsa a küldetést. 10 év múlva is működik. Sokan azt hiszik, hogy a Marson kívül soha nem küldtünk szondákat más bolygókra. Igen, sok műholdat küldtünk pályára, de leszálltunk valamit egy másik bolygóra? 1970 és 1984 között a Szovjetunió nyolc szondát sikeresen landolt a Vénusz felszínén. Igaz, mindegyik leégett, köszönhetően a bolygó barátságtalan légkörének. A legkitartóbb űrhajó körülbelül két órát élt túl, a vártnál sokkal tovább.

Ha egy kicsit tovább megyünk az űrben, elérjük a Jupitert. Roverek számára a Jupiter még nehezebb célpont, mint a Mars vagy a Vénusz, mert szinte teljes egészében gázból áll, amelyen nem lehet lovagolni. De ez nem állította meg a tudósokat, és szondát küldtek oda. 1989-ben a Galileo űrszonda a Jupitert és holdjait tanulmányozta, amit a következő 14 évben végzett. Egy szondát is ledobott a Jupiterre, amely információkat küldött vissza a bolygó összetételéről. Bár a Jupiter felé tart egy másik hajó is, ez a legelső információ felbecsülhetetlen értékű, hiszen akkoriban a Galileo szonda volt az egyetlen szonda, amely a Jupiter légkörébe merült.

Súlytalanság állapota

Ez a mítosz annyira nyilvánvalónak tűnik, hogy sokan nem hajlandók meggyőzni magukat az ellenkezőjéről. A műholdak, űrhajók, űrhajósok és mások nem tapasztalnak súlytalanságot. Az igazi súlytalanság vagy mikrogravitáció nem létezik, és soha senki nem tapasztalta. A legtöbb embernek az a benyomása: hogyan lehetséges, hogy az űrhajósok és a hajók azért lebegnek, mert távol vannak a Földtől, és nem tapasztalják gravitációs vonzerejét. Valójában a gravitáció teszi lehetővé, hogy lebegjenek. A Föld vagy bármely más jelentős gravitációjú égitest körüli repülés közben az objektum leesik. De mivel a Föld folyamatosan mozog, ezek a tárgyak nem ütköznek bele.

A Föld gravitációja megpróbálja felhúzni a hajót a felszínére, de a mozgás folytatódik, így az objektum tovább zuhan. Ez az örök bukás a súlytalanság illúziójához vezet. A hajó belsejében lévő űrhajósok is elesnek, de úgy tűnik, lebegnek. Ugyanez az állapot tapasztalható zuhanó liftben vagy repülőgépben is. És megtapasztalhatod egy 9000 méteres magasságban lévő szabadesésben.

A közkeletű mítoszok ellenére az űr valójában se nem hideg, se nem meleg. Csak az anyag rendelkezhet ilyen tulajdonságokkal, a tér pedig az anyag hiánya. A tudomány szerint a hő a molekuláris aktivitás mértéke. Mivel nagyon kevés atom vagy molekula van a térben, ez egy szinte tökéletes vákuum.

Buzz Aldrin űrhajós (NASA archívuma)

Csak a hőforrások jelenléte vagy távolsága határozza meg a forrás- vagy fagyhőmérsékletet, és ennek megfelelően az emberi érzéseket - akár hideg, akár meleg van éppen. Éppen ezért olyan fontos a hőszabályozás és az űrrepülőgép lakható kapszulája, és főleg az űrruha kérdése. Hiszen az űrhajósok beszámolóiból és az általuk bemutatott film- és fotóanyagokból ítélve szkafanderben órákat (vagy akár 10-12 órát is) töltöttek a világűrben (vagyis akár a süvítő Nap alatt, akár annak jeges árnyékában) , és az űrruha volt az egyetlen menedékük és szinte az otthonuk.

És amikor 1969-ben és a következő három évben az amerikai űrhajósok vidáman ugráltak a Hold felszínén, természetesen mindenki a hátán lévő hátizsákokra figyelt. A munkások szerte a bolygón kétségtelenül tisztelettel nézték a fejlett amerikai technológia eme remekét. Végül is ez az univerzális hátizsák mindennel ellátta az űrhajóst, amire szüksége volt. Mivel a tér „hideg” volt, ahogy akkoriban mindenki hitte, a hátizsáknak megfelelő fűtést kellett biztosítania. És még a normál nyomás, az oxigénellátás, a felesleges nedvesség eltávolítása stb. Aztán eszébe jutott, hogy a Hold nappal melegebb, mint a forrásban lévő víz (a Nap 120°C-ra melegíti a felszínét), és az űrhajósnak inkább hűtésre van szüksége rendszerek. Ez azonban még nagyobb tiszteletet váltott ki az amerikai technológusok iránt: milyen csodálatos támogatási rendszereket hoztak létre - megmentenek a melegtől és a hidegtől!

Fotó a Holdról (archív wordpress.com)

Röviden ezt a rendszert és az azt tartalmazó hátizsákot PSZHO - Portable Life Support System (PLSS - Portable Life Support System) -nek hívják. Egy használatra kész PSJO tömege a Földön 38 kg, a Holdon pedig valamivel több, mint 6 kg, 66 cm hosszú, 46 cm széles és 25 cm vastag. A hátizsák teljes térfogata tehát 0,66 x 0,46 x 0,25 = 0,076 köbméter. m. NASA azt állította, hogy a PSJO több órán keresztül nyújtott teljes életfenntartást az űrhajós számára. Volt: oxigénpalack, szén-dioxid-semlegesítő, nedvességeltávolító berendezés, hűtési vizet tartalmazó tartály, egy másik tartály szennyvízzel az ártalmatlanításhoz, hőcserélő, szenzorrendszer a szervezet létfontosságú funkcióinak megfigyelésére, erős walkie-talkie jelátvitelhez a Földre, 4 liter víz. És mindennek a tetejébe az akkumulátorok elég nagyok ahhoz, hogy a hátizsákban lévő összes berendezést táplálják.

Az okosok azonban megjegyzik a rendszer analógiáját a bálnák és a sperma bálnák lyukájával: amikor visszatérnek az óceán mélyéről a felszínre, egy erős szökőkúttal kell kidobniuk a kipufogó levegőt és a gőzt. És az űrhajósok is egyéb hulladékok. Vagyis a Holdon vagy gőzszökőkutak vagy finom jégmorzsák glóriájában kellett sétálniuk a Holdon, amelyet az izzadság, vizelet és a test egyéb természetes kibocsátása bocsát ki az űrruhákból. Oké, tegyük fel, hogy a NASA etikai okokból nem tette közzé ezeket a képeket.

De hogyan sikerült mindez technikai szempontból? A NASA azt állítja, hogy az űrhajósok kezeslábast viseltek, amelybe vékony műanyag csöveket varrtak, amelyekbe vízzel töltöttek, és egy víztartályhoz csatlakoztak: "Hatékonyabb hűtőrendszert használtak vízhűtéses fehérneművel, amelybe vékony műanyag csöveket varrtak."

Buzz Aldrin (NASA archívum)

Az űrruhákban lévő forró levegőt, amelyet az űrhajós testének anyagcsere folyamatai hoztak létre, nyilvánvalóan ezzel a rendszerrel távolították el a PSZHO hőcserélőjébe. Amikor az öltöny elkezdte felhalmozni a felesleges hőt, az űrhajós megnyomott egy gombot, aktiválva a szennyvizet a hőcserélő kimenetén. „A víz kitört az öltönyből, jéggé változott, és kipermetezték az űrbe” – vallják az űrhajósok.

A műanyag egyetlen előnye a rugalmassága. Egyébként a műanyag a legrosszabb választás hűtőrendszerhez, mert jó hőszigetelő. A rendszer csak akkor működhetett, ha elegendő víz van a PSJO-ban. Mennyi vízre van szükség a feladat elvégzéséhez? Egy űrhajós felülete körülbelül 0,75 négyzetméter. m. 0,2-es emissziós tényezővel megkapjuk az elnyelt napsugárzást: 1353 W / m² × 0,2 × 0,75 m² = 203 W.

A NASA hivatalos verziójának támogatói azt állítják: "A PSJO-t úgy tervezték, hogy az űrhajós által termelt anyagcsere-hőt óránként 1600 brit hőegység (BTU) sebességgel oszlassa el." Mivel óránként 1 BTU kerekítve 0,293 watt, 469 wattot kapunk. Ezt hozzá kell adni a Nap hősugárzásához: 203 + 469 = 672 W.

Most ki kell számítani az öltöny árnyékoldala által kibocsátott hőt. Előbb azonban bizonyos feltételezéseket kell tennünk a levegő hőmérsékletéről és a szkafanderről. Minél magasabb a hőmérséklet, annál könnyebben működik a hűtő.

Tegyük fel, hogy az űrruhák hőmérséklete +38°C, azaz +311°K volt. Most alkalmazhatjuk Stefan Boltzmann képletét. Ehhez fordítsuk meg az eredeti egyenletet:

Így az eredményt kerekítve 80 W sugárzást kapunk. Vonjuk le 672-ből, és 592 wattot kapunk. A felfelé kerekítéshez adjon hozzá 8 W-ot a rádiótelefonok, vízszivattyú stb. különféle hősugárzásához. Összesen 600 W. Egy wattban 860 kalória van. Az extrém esetet (100%-os hatásfokkal üzemelő) figyelembe véve annyi jeget kell előállítani, hogy óránként 516 000 cal-t is kibírjon. 4 óra alatt 2 064 000 kalóriát halmoz fel.

Ahhoz, hogy 1 g víz hőmérsékletét 1°C-kal csökkentsük, 1 kalória hőveszteség szükséges. A jég kialakulásához 1 g víznek további 80 kalóriát kell veszítenie. Így a hőmérséklet +38°C-ról fagyáspontra (0°C) történő csökkenése 38 kalória átvitelét vonja maga után, plusz további 80 kalóriát a fagyasztáshoz – összesen 118 kalóriát minden grammon keresztül, amely a kimeneten keresztül szabadul fel. Ha 2 064 000 kalóriát elosztunk 118-cal, akkor 17 491 grammot kapunk, amelyet fel kell szabadítani. Ez 17,5 liter, vagyis 0,0175 cc. m, azaz a PSZHO volumenének közel negyede. Ez a vízmennyiség 17,5 kg a Földön, ami a hátizsák súlyának 46%-a!

Most nézzük reálisan a dolgokat. 40%-os hatásfokkal (ez a legtöbb mechanizmusnál meglehetősen magas érték) sokkal lenyűgözőbb adatokat kapunk, ami azt jelzi, hogy a PSJO egyszerűen nem tudott még egy hűtőegységet sem befogadni! De a hátizsák tartalmaz még oxigénpalackot, szén-dioxid semlegesítőt, nedvességeltávolító készüléket, hűtési vizet tartalmazó tartályt, szennyvíztartályt, hőcserélőt, szenzorrendszert, walkie-talkie-t és erős akkumulátorokat! Nem gondolja, hogy csak egy varázsló tud ilyen hátizsákokat tervezni?

De folytassuk a hűtéssel. Ha 17 491 g vizet elosztunk 240 perccel, akkor kiderül, hogy percenként hozzávetőlegesen 70 g vizet kellett a kifolyóból kifújni, ami „fagyott gőzként” távozott az öltönyből. Az utolsó kifejezés úgy hangzik, mint „sült jég”, de úgy tűnik, a NASA szakértői hozzászoktak a paradoxonokhoz.

Mindez azonban nem számít, hiszen az elméleti számítások ellentmondanak a valós tényeknek. A PSJO hivatalosan közzétett keresztmetszeti diagramja szerint a víztartály csak 7,6 cm átmérőjű és 35,5 cm hosszú. Ennek megfelelően ennek a konténernek a térfogata 1600 köbméter. cm (1,6 l). Ez a víz csak 25-30 percig tartana, lehetetlen 100%-os hatékonysággal! De a NASA 4 órát mesélt nekünk! Talán kitalálták új út víz koncentráció? Az űrkorszak összes vívmánya közül ez lenne a legcsodálatosabb!

Részlet Michael Collins űrruhájáról (NASA archívum)

Ha reálisan nézzük a dolgokat, akkor űrhőseinknek napernyőt kellett magukkal vinniük. Ha óvja őket a közvetlen napfénytől, sok túlmelegedési problémától kímélte volna meg őket, legalábbis amíg a Holdon ugrálnak.

De még ha valami esernyő mögé bújtak is ugrás közben, miért nem takarták el semmivel a holdmodulokat? Órákig álltak a tűző nap alatt. Képzelje el, hogy autója tavaly nyáron több órát ült a napon! Valószínűleg sokáig nem fogja tudni elfelejteni azt az érzést, amikor beszáll, igaz? De valamiért az űrhajósok hirtelen kijelentik, hogy dermesztő hideg vár rájuk a holdmodulokban.

Buzz Aldrin azt írta, hogy olyan hideg volt LEM-ben, hogy le kellett kapcsolnia a klímát az öltönyében. Másrészt Collins elmondta: "A rájuk szánt 2,5 óra nagyon gyorsan eltelt, utána visszamásztak a holdmodulba, becsukták az ajtót és levegőt pumpáltak a kabinba." Ez nagyon furcsa, hiszen a szkafander klímája (ha létezett egyáltalán!) nem működhetett normál nyomásviszonyok mellett a LEM-en belül. Csak légüres térben tudott működni! Kúsznak a kétségek: vajon ez a két űrhajós ugyanarra a Holdra repült?

A kozmikus melegről és hidegről

• Dauria Aerospace cég blogja

A forró nyári napokon ideje beszélni az űr melegéről és hidegéről. A tudományos-fantasztikus filmeknek, a tudományos és nem túl népszerű tudományos programoknak köszönhetően sokan meggyőződtek arról, hogy az űr egy elképzelhetetlenül hideg hely, ahol a legfontosabb megtalálni a bemelegítés módját. De a valóságban minden sokkal bonyolultabb.

Fénykép Pavel Vinogradov űrhajós

Ahhoz, hogy megértsük, meleg vagy hideg van-e az űrben, először vissza kell térnünk a fizika alapjaihoz. Tehát mi az a hő? A hőmérséklet fogalma azokra a testekre vonatkozik, amelyek molekulái állandó mozgásban vannak. Ha többletenergiát kap, a molekulák aktívabban kezdenek mozogni, energiavesztéskor pedig lassabban.

Ebből a tényből három következtetés következik:
1) a vákuumnak nincs hőmérséklete;
2) vákuumban a hőátadásnak csak egy módja van - sugárzás;
3) a térben lévő objektum, valójában mozgó molekulák csoportja, lehűthető lassan mozgó molekulák csoportjával való érintkezés útján, vagy felmelegíthető egy gyorsan mozgó csoporttal való érintkezés útján.

Az első elvet a termoszban használják, ahol a vákuumfalak tartják a forró tea és kávé hőmérsékletét. A cseppfolyósított földgázt ugyanígy szállítják tartályhajókban. A második alapelv határozza meg az úgynevezett külső hőcsere feltételeit, vagyis a Nap (és/vagy más sugárforrások) és az űrhajó kölcsönhatását. A harmadik elvet az űrhajók belső szerkezetének tervezésénél alkalmazzák.

Amikor a tér hőmérsékletéről beszélnek, akkor két különböző hőmérsékletet jelenthetnek: a térben szétszórt gáz hőmérsékletét vagy egy térben elhelyezkedő test hőmérsékletét. Mint mindenki tudja, az űrben vákuum van, de ez nem teljesen igaz. Ott, legalábbis a galaxisokon belül, szinte az egész tér tele van gázzal, csak annyira ritka, hogy szinte semmilyen hőhatása nincs a benne elhelyezett testre.

A ritka kozmikus gázban a molekulák rendkívül ritkák, és a makrotestekre, például műholdakra vagy űrhajósokra gyakorolt ​​hatásuk jelentéktelen. Az ilyen gáz extrém hőmérsékletre hevíthető, de a molekulák ritkasága miatt az űrutazók ezt nem fogják érezni. Azok. a legtöbb közönséges űrhajó és hajó esetében egyáltalán nem mindegy, hogy milyen a bolygóközi és csillagközi közeg hőmérséklete: legalább 3 Kelvin, legalább 10 000 Celsius-fok.

Egy másik dolog fontos: milyen a kozmikus testünk, milyen hőmérsékletű, és milyen sugárforrások vannak a közelben.

Naprendszerünkben a hősugárzás fő forrása a Nap. A Föld pedig meglehetősen közel van hozzá, ezért a Föld-közeli pályákon nagyon fontos az űrhajó és a Nap „viszonyának” beállítása.

Leggyakrabban ember alkotta tárgyakat próbálnak beburkolni a térben egy többrétegű takaróba, ami megakadályozza, hogy a műhold hője az űrbe kerüljön, és a napsugarak megsütik a készülék finom belsejét. A többrétegű takarót EVTI - szita-vákuum hőszigetelésnek, „aranyfóliának” hívják, ami valójában nem arany vagy fólia, hanem egy speciális ötvözettel bevont polimer fólia, hasonló ahhoz, amelybe a virágokat csomagolják.

Azonban bizonyos esetekben és egyes gyártóktól az EVTI nem hasonlít a fóliához, hanem ugyanazt a szigetelő funkciót látja el.

Néha a műholdak egyes felületeit szándékosan nyitva hagyják, így azok vagy elnyelik a napsugárzást, vagy elvezetik belülről a hőt az űrbe. Általában az első esetben fekete zománc borítja a felületeket, amely erősen elnyeli a napsugárzást, a második esetben pedig fehér zománc, amely jól visszaveri a sugarakat.

Vannak esetek, amikor az űrhajó fedélzetén lévő műszereknek nagyon alacsony hőmérsékleten kell működniük. Például a Millimetron és a JWST obszervatóriumok megfigyelik az Univerzum hősugárzását, és ehhez a fedélzeti teleszkópjaik tükreinek és a sugárvevőknek is nagyon hidegnek kell lenniük. A JWST-nél a főtükör a tervek szerint -173 Celsius-fokra, a Millimetronnál pedig még ennél is alacsonyabbra, -269 Celsius-fokra hűthető. Hogy a Nap ne melegítse fel az űrobszervatóriumokat, úgynevezett sugárzási ernyővel borítják őket: egyfajta többrétegű napernyővel, hasonlóan az EVTI-hez.

Egyébként éppen az ilyen „hideg” műholdak számára válik fontossá a ritka kozmikus gázból, sőt a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásból származó, az egész Univerzumot betöltő fotonok enyhe melegítése. Részben ezért küldik a Millimetront, azt a JWST-t a meleg Földről az 1,5 millió km-re lévő Lagrange-pontba. Ezek a tudományos műholdak a napernyők mellett radiátorokkal és többlépcsős hűtőszekrényekkel is rendelkeznek majd.

Más, kevésbé bonyolult készülékeken a térben a hőveszteséget a radiátorok sugárzása is végrehajtja. Általában fehér zománc borítja őket, és megpróbálják a napfénnyel párhuzamosan vagy árnyékba helyezni. az időjárási műholdon" Electro-L"Az infravörös szkenner mátrixát -60 Celsius-fokra kellett lehűteni. Ezt állandóan árnyékban tartott radiátorral sikerült elérni, és félévente 180 fokkal elfordították a műholdat, hogy a Föld tengelyének dőlése megtörténjen. A napéjegyenlőség napjain a műholdat enyhe szögben kellett tartani, ezért a képeken a Föld pólusai közelében műtárgyak jelentek meg.

A túlmelegedés az egyik akadály egy erős nukleáris energiaforrással rendelkező űrhajó létrehozásában. A fedélzeten lévő villamos energiát hőből nyerik, amelynek hatásfoka jóval kisebb, mint 100%, ezért a felesleges hőt az űrbe kell leadni. A ma használatos hagyományos radiátorok túl nagyok és nehezek lennének, ezért hazánkban most olyan cseppradiátoros hűtőszekrények kialakításán dolgoznak, amelyekben a hűtőfolyadék cseppek formájában átrepül a világűrben, és azt tanulmányozva hőt ad le neki.

A Naprendszer fő sugárzási forrása a Nap, de a bolygók, ezek műholdai, üstökösei és aszteroidái jelentősen hozzájárulnak a közelükben repülő űrhajó termikus állapotához. Mindezek az égitestek saját hőmérséklettel rendelkeznek, és hősugárzás forrásai, amelyek ráadásul másképpen lépnek kölcsönhatásba a készülék külső felületeivel, mint a Nap „forróbb” sugárzása. De a bolygók a napsugárzást is visszaverik, a sűrű atmoszférájú bolygók pedig diffúz, légkör nélküli égitesteket - egy speciális törvény szerint, illetve a Marshoz hasonló, ritka légkörű bolygókat - egészen másképp.

Az űrrepülőgépek létrehozásakor nem csak az eszköz és a tér „viszonyát”, hanem a benne lévő összes műszert, eszközt, valamint a műholdak sugárforrásokhoz viszonyított tájolását is figyelembe kell venni. Annak érdekében, hogy egyesek ne fűtsenek fel másokat, mások ne fagyjanak meg, és hogy a fedélzeten az üzemi hőmérséklet megmaradjon, külön szervizrendszert fejlesztenek ki. „Hőgazdálkodási rendszernek” vagy SOTS-nak hívják. Tartalmazhatnak fűtőtesteket és hűtőszekrényeket, radiátorokat és hőcsöveket, hőmérséklet-érzékelőket és még speciális számítógépeket is. Aktív vagy passzív rendszerek alkalmazhatók, amikor a fűtőelemek szerepét kezelő eszközök látják el, és a radiátor a készülék teste. Ezt az egyszerű és megbízható rendszert a Dauria Aerospace orosz magánműholdra hozták létre.

A bonyolultabb aktív rendszerek keringető hűtőfolyadékot vagy hőcsöveket használnak, hasonlóan ahhoz, amit gyakran használnak a hő átvitelére a CPU-ból a hűtőbordába a számítógépekben és laptopokban.

A hőszabályozás betartása gyakran döntő tényező a készülék teljesítményében. Például a hőmérséklet-változásokra érzékeny Lunokhod 2 meghalt a tetején lévő nevetséges maroknyi fekete regolit miatt. A napsugárzás, amelyet a hőszigetelés már nem tükrözött, a berendezés túlmelegedéséhez és a „holdtraktor” meghibásodásához vezetett.

Az űrhajók és hajók létrehozásánál a termikus rezsim betartását az egyes SOTP mérnökök végzik. Egyikük, Alexander Shaenko a Dauria Aerospace-től a DX1 műholdon dolgozott, és ő segített ennek az anyagnak az elkészítésében. Alexander most elfoglalt