În zilele caniculare zile de vara Este timpul să vorbim despre căldura și frigul spațiului. Datorită filmelor științifico-fantastice, științei și programelor științifice nu atât de populare, mulți s-au convins că spațiul este un loc neînchipuit de rece în care cel mai important lucru este să găsești cum să te încălzești. Dar în realitate totul este mult mai complicat.

Pentru a înțelege dacă este cald sau rece în spațiu, trebuie mai întâi să ne întoarcem la elementele de bază ale fizicii. Deci, ce este căldura? Conceptul de temperatură se aplică moleculelor unei substanțe care se află în mișcare constantă. Când se primește energie suplimentară, moleculele încep să se miște mai activ, iar când se pierde energia, se mișcă mai încet.

Din acest fapt decurg trei concluzii:
1) vidul nu are temperatură;
2) în vid există o singură modalitate de transfer de căldură - radiația;
3) un obiect din spațiu, de fapt un grup de molecule în mișcare, poate fi răcit prin contactul cu un grup de molecule care se mișcă încet sau încălzit prin contactul cu un grup care se mișcă rapid.

Primul principiu este folosit într-un termos, unde pereții de vid țin temperatura ceaiului și cafelei fierbinți. Gazele naturale lichefiate sunt transportate în cisterne în același mod. Al doilea principiu determină așa-numitele condiții de schimb extern de căldură, adică interacțiunea Soarelui (și/sau a altor surse de radiație) și a navei spațiale. Al treilea principiu este utilizat în proiectarea structurii interne a navelor spațiale.

Când vorbesc despre temperatura spațiului, pot însemna două temperaturi diferite: temperatura gazului dispersat în spațiu sau temperatura unui corp situat în spațiu. După cum știe toată lumea, există un vid în spațiu, dar acest lucru nu este în întregime adevărat. Aproape tot spațiul de acolo, cel puțin în interiorul galaxiilor, este umplut cu gaz, doar că este atât de rarefiat încât aproape că nu are niciun efect termic asupra corpului plasat în el.

În gazul cosmic rarefiat, moleculele sunt extrem de rare, iar impactul lor asupra macroorganismelor, precum sateliții sau astronauții, este nesemnificativ. Un astfel de gaz poate fi încălzit la temperaturi extreme, dar din cauza rarității moleculelor, călătorii în spațiu nu îl vor simți. Acestea. pentru cei mai obișnuiți nava spatialași a navelor, nu contează deloc care este temperatura mediului interplanetar și interstelar: cel puțin 3 Kelvin, cel puțin 10.000 de grade Celsius.

Un alt lucru este important: ce este corpul nostru cosmic, ce temperatură este și ce surse de radiații sunt în apropiere.

Principala sursă de radiații termice în noi sistem solar- acesta este Soarele. Și Pământul este destul de aproape de el, prin urmare, în orbitele apropiate de Pământ, este foarte important să ajustați „relația” dintre nava spațială și Soare.

Cel mai adesea, ei încearcă să învelească obiectele create de om în spațiu într-o pătură cu mai multe straturi, ceea ce împiedică căldura satelitului să scape în spațiu și împiedicând razele soarelui să prăjească interiorul delicat al dispozitivului. Pătura multistrat se numește EVTI - izolație termică ecran-vid, „folie de aur”, care de fapt nu este aur sau folie, ci o peliculă polimerică acoperită cu un aliaj special, asemănător cu cel în care sunt înfășurate florile.

Cu toate acestea, în unele cazuri și de la unii producători, EVTI nu seamănă cu folia, dar îndeplinește aceeași funcție de izolare.

Uneori, unele suprafețe ale unui satelit sunt lăsate în mod deliberat deschise, astfel încât fie să absoarbă radiația solară, fie să elimine căldura din interior în spațiu. De obicei, în primul caz, suprafețele sunt acoperite cu smalț negru, care absoarbe puternic radiația Soarelui și o emite slab pe proprie, iar în al doilea - cu email alb, care se absoarbe prost și studiază bine.

Există momente când instrumentele de la bordul unei nave spațiale trebuie să funcționeze la temperaturi foarte scăzute. De exemplu, observatoarele Millimetron și JWST vor observa radiația termică a Universului și, pentru aceasta, atât oglinzile telescoapelor lor de la bord, cât și receptoarele de radiații trebuie să fie foarte reci. La JWST, oglinda principală este planificată să fie răcită la - 173 de grade Celsius, iar la Millimetron - și mai mică, la - 269 de grade Celsius. Pentru a împiedica Soarele să încălzească observatoarele spațiale, acestea sunt acoperite cu un așa-numit ecran de radiații: un fel de umbrelă solară multistrat, similară cu EVTI.

Apropo, tocmai pentru astfel de sateliți „reci” devine importantă încălzirea ușoară de la gazul cosmic rarefiat și chiar de la fotonii radiațiilor cosmice de fond cu microunde care umplu întregul Univers. Acesta este parțial motivul pentru care Millimetron, acel JWST este trimis departe de Pământul cald către punctul Lagrange, la 1,5 milioane de km distanță. Pe lângă umbrele de soare, acești sateliți științifici vor avea un sistem complex cu calorifere și frigidere cu mai multe trepte.

Pe alte dispozitive, mai puțin complexe, pierderea de căldură în spațiu se realizează și prin radiația de la radiatoare. De obicei sunt acoperite cu email alb si incearca sa le aseze fie perpendicular lumina soarelui, sau la umbra. Pe satelitul meteorologic Elektro-L, a fost necesar să se răcească matricea scanerului în infraroșu la -60 de grade Celsius. Acest lucru s-a realizat cu ajutorul unui calorifer, care a fost ținut constant la umbră, iar la fiecare șase luni satelitul a fost rotit cu 180 de grade astfel încât înclinarea axei pământului să nu ducă la expunerea radiatorului la razele soarelui. În zilele echinocțiului, satelitul trebuia ținut într-un unghi ușor, motiv pentru care artefactele au apărut în imagini în apropierea polilor Pământului.

Supraîncălzirea este unul dintre obstacolele în crearea unei nave spațiale cu o sursă puternică de energie nucleară. Electricitatea de la bord este obținută din căldură cu o eficiență mult mai mică de 100%, așa că căldura în exces trebuie aruncată în spațiu. Radiatoarele tradiționale folosite astăzi ar fi prea mari și grele, așa că acum se lucrează în țara noastră pentru a crea frigidere cu radiatoare cu picături, în care lichidul de răcire sub formă de picături zboară prin spațiul cosmic și degajă căldură prin studierea lui.

Principala sursă de radiație din Sistemul Solar este Soarele, dar planetele, sateliții lor, cometele și asteroizii aduc o contribuție semnificativă la starea termică a navei spațiale care zboară în apropierea lor. Toate aceste corpuri cerești au propria lor temperatură și sunt surse de radiație termică, care, în plus, interacționează cu suprafețele exterioare ale aparatului în mod diferit față de radiația „mai fierbinte” a Soarelui. Dar planetele reflectă și radiația solară, iar planetele cu o atmosferă densă reflectă corpuri cerești difuze, fără atmosferă - conform unei legi speciale, și planetele cu o atmosferă rarefiată precum Marte - într-un mod complet diferit.

Atunci când se creează nave spațiale, este necesar să se țină seama nu numai de „relația” dintre dispozitiv și spațiu, ci și de toate instrumentele și dispozitivele din interior, precum și de orientarea sateliților în raport cu sursele de radiație. Pentru a se asigura că unii nu îi încălzesc pe alții, iar alții nu îngheață și că temperatura de funcționare la bord este menținută, se dezvoltă un sistem de service separat. Se numește „Sistem de management termic” sau SOTS. Poate include încălzitoare și frigidere, radiatoare și conducte de căldură, senzori de temperatură și chiar computere speciale. Pot fi utilizate sisteme active sau pasive, atunci când rolul de încălzitoare este îndeplinit de dispozitive de acționare, iar radiatorul este corpul aparatului. Acest sistem simplu și fiabil a fost creat pentru satelitul privat rusesc Dauria Aerospace.

Sistemele active mai complexe folosesc lichid de răcire sau conducte de căldură în circulație, similare celor utilizate adesea pentru a transfera căldura de la CPU la radiatorul de la computere și laptopuri.

Respectarea regimului termic este adesea un factor decisiv în performanța dispozitivului. De exemplu, Lunokhod 2, sensibil la schimbările de temperatură, a murit din cauza unor pumni ridicol de regolit negru de pe acoperișul său. Radiația solară, care nu a mai fost reflectată de izolația termică, a dus la supraîncălzirea echipamentului și la defecțiunea „tractorului lunar”.

La crearea navelor spațiale și a navelor, respectarea regimului termic este efectuată de specialiști individuali în inginerie SOTP. Unul dintre ei, Alexander Shaenko de la Dauria Aerospace, a lucrat la satelitul DX1 și a ajutat la crearea acestui material. Acum Alexandru este ocupat să susțină prelegeri despre astronautică și să-și creeze propriul satelit, care va servi la popularizarea spațiului, devenind cel mai strălucitor obiect de pe cer după Soare și Lună.

> Cât de frig este în spațiu?

Care este temperatura in interior spațiul cosmic pe orbita? Aflați cât de frig este în spațiul cosmic, temperatura vidului, zero absolut, valoarea în umbră.

Dacă am avea ocazia să călătorim între stele și să trecem prin spațiul intergalactic, ar trebui să ajungem în niște locuri destul de reci. Așa că nu uitați să împachetați câteva pulovere pentru că o să fie frig. Dar cât de frig este în spațiu și care este temperatura în spațiu?

Ei bine, spre deosebire de casa, mașina și piscina dvs., nu există temperatură în vid. Deci întrebarea ridicată sună destul de stupid. Numai dacă te găsești în spațiu, poți determina care este temperatura în spațiul cosmic în afara navei.

Există trei metode de transfer de căldură: conducție, convecție și radiație. Încălziți o parte a unei țevi de metal și temperatura va fi transferată pe cealaltă (conducție). Aerul circular este capabil să transfere căldura dintr-o parte a încăperii în cealaltă (convecție). Dar în vid, doar ultima metodă funcționează.

Obiectul absoarbe fotoni de energie și se încălzește. În același timp, fotonii produc radiații. Încălzirea are loc atunci când un obiect absoarbe mai mult decât emite. În caz contrar, se va răci.

Există un punct în care nu poți obține mai multă energie dintr-un obiect. Aceasta este temperatura minimă posibilă, echivalată cu zero absolut. Dar există un punct interesant aici - nu vei ajunge niciodată la acest punct.

Să vizităm Stația Spațială Internațională cu temperatura sa în spațiu pe orbită. Metalul gol se încălzește până la 260°C atunci când este expus la lumina solară constantă. Acest lucru este incredibil de periculos pentru astronauți, care sunt, de asemenea, forțați să meargă în spațiul cosmic. Prin urmare, este necesar să se aplice un strat protector. Dar la umbră obiectul se răcește la -100°C.

Astronauții pot experimenta schimbări bruște de temperatură, în funcție de partea în care se confruntă cu Soarele. Desigur, acest lucru este compensat de costumele spațiale cu sisteme de încălzire și răcire.

Să mergem și mai departe. Cu cât te îndepărtezi de , cu atât temperatura în spațiu devine mai scăzută. Temperatura suprafeței lui Pluto atinge -240°C (cu 33 de grade mai mare zero absolut). Temperatura gazului și a prafului dintre stele este de 10-20 de grade peste zero absolut.

Dacă urci cât mai departe, vei obține o temperatură de 2,7 Kelvin (-270,45°C). Aceasta este deja temperatura radiației relicte care pătrunde în întregul Univers. Deci da, e al naibii de frig în spațiu!

Poate unul dintre cele mai vechi și mai răspândite mituri despre spațiu este acesta: în vidul spațiului, orice persoană va exploda fără un costum spațial special. Logica este că, din moment ce nu există presiune acolo, ne-am umfla și am spart, ca un balon care a fost umflat prea mult. Te poate surprinde, dar oamenii sunt mult mai durabili decât baloanele. Nu izbucnim atunci când primim o injecție și nici nu vom izbucni în spațiu - corpurile noastre sunt prea dure pentru un vid. Hai sa ne umflam putin, asta e un fapt. Dar oasele, pielea și alte organe noastre sunt suficient de rezistente pentru a supraviețui acestui lucru, dacă nu le rupe cineva în mod activ. De fapt, unii oameni au experimentat deja condiții de presiune extrem de scăzută în timp ce lucrau la misiuni spațiale. În 1966, un bărbat testa un costum spațial și s-a decomprimat brusc la 36.500 de metri. Și-a pierdut cunoștința, dar nu a explodat. A supraviețuit chiar și și-a revenit complet.

Oamenii îngheață

Această eroare este adesea folosită. Cine dintre voi nu a văzut pe cineva ajungând în afara unei nave spațiale fără costum? Îngheață repede, iar dacă nu este adus înapoi, se transformă într-un gheață și plutește. În realitate, se întâmplă exact invers. Nu vei îngheța dacă mergi în spațiu, dimpotrivă, te vei supraîncălzi. Apa de deasupra sursei de căldură se va încălzi, se va ridica, se va răci și apoi din nou. Dar nu există nimic în spațiu care ar putea accepta căldura apei, ceea ce înseamnă că răcirea la temperatura de îngheț este imposibilă. Corpul tău va lucra pentru a produce căldură. Adevărat, până când vei deveni insuportabil de fierbinte, vei fi deja mort.

Sângele fierbe

Acest mit nu are nimic de-a face cu ideea că corpul tău se va supraîncălzi dacă te trezești în vid. În schimb, este direct legat de faptul că orice lichid are o relație directă cu presiunea mediului. Cu cât presiunea este mai mare, cu atât este mai mare punctul de fierbere și invers. Pentru că este mai ușor pentru un lichid să se transforme într-o formă de gaz. Oamenii cu logica pot ghici că în spațiu, unde nu există deloc presiune, lichidul va fierbe, iar sângele este, de asemenea, un lichid. Linia Armstrong este acolo unde presiunea atmosferică este atât de scăzută încât lichidul va fierbe la temperatura camerei. Problema este că, în timp ce lichidul va fierbe în spațiu, sângele nu va fierbe. Alte lichide, cum ar fi saliva din gură, vor fierbe. Bărbatul care a decomprimat la 36.500 de metri a spus că saliva i-a „gătit” limba. Această fierbere va fi mai degrabă ca uscare. Cu toate acestea, sângele, spre deosebire de saliva, este într-un sistem închis, iar venele dumneavoastră îl vor menține sub presiune în stare lichidă. Chiar dacă ești într-un vid complet, faptul că sângele este blocat în sistem înseamnă că nu se va transforma în gaz și nu se va scăpa.

Soarele este locul unde începe explorarea spațiului. Aceasta este o minge mare de foc în jurul căreia se învârt toate planetele, care este destul de departe, dar ne încălzește fără să ne ardă. Având în vedere că nu am putea exista fără lumina soarelui și căldură, ar putea fi surprinzător că există o mare concepție greșită despre Soare: că arde. Dacă te-ai ars vreodată cu foc, felicitări, ai fost lovit cu mai mult foc decât ți-ar putea da Soarele vreodată. În realitate, Soarele este o minge mare de gaz care emite lumină și energie termică prin procesul de fuziune nucleară, când doi atomi de hidrogen formează un atom de heliu. Soarele dă lumină și căldură, dar nu dă deloc focul obișnuit. Este doar o lumină mare și caldă.

Găurile negre sunt pâlnii

Există o altă concepție greșită comună care poate fi atribuită reprezentării găurilor negre în filme și desene animate. Desigur, sunt „invizibili” în esența lor, dar pentru un public ca tine și ca mine sunt portretizați ca fiind asemănătoare cu vârtejurile amenințătoare ale destinului. Ele sunt reprezentate ca pâlnii bidimensionale cu o ieșire pe o singură parte. În realitate, o gaură neagră este o sferă. Nu are o latură care să te atragă, mai degrabă este ca o planetă cu o gravitație uriașă. Dacă te apropii prea mult de el din orice direcție, atunci vei fi înghițit.

Reintrare

Cu toții am văzut cum navele spațiale reintră în atmosfera Pământului (așa-numita reintrare). Acesta este un test serios pentru navă; de regulă, suprafața sa devine foarte fierbinte. Mulți dintre noi cred că acest lucru se datorează frecării dintre navă și atmosferă, iar această explicație are sens: este ca și cum nava ar fi fost înconjurată de nimic și brusc începe să se frece de atmosferă cu o viteză gigantică. Desigur, totul se va încălzi. Ei bine, adevărul este că frecarea elimină mai puțin de un procent din căldură în timpul reintrarii. Motivul principal pentru încălzire este compresia sau contracția. Pe măsură ce nava se repezi înapoi spre Pământ, aerul prin care trece se comprimă și înconjoară nava. Aceasta se numește undă de șoc a arcului. Aerul care lovește capul navei îl împinge. Viteza a ceea ce se întâmplă face ca aerul să se încălzească fără a avea timp să se decomprima sau să se răcească. Deși o parte din căldură este absorbită de scutul termic, imagini frumoase reintrarea în atmosferă este creată de aerul din jurul dispozitivului.

Cozi de cometă

Imaginați-vă o cometă pentru o secundă. Cel mai probabil, vă veți imagina o bucată de gheață care se repezi prin spațiul cosmic, cu o coadă de lumină sau de foc în spate. Poate fi o surpriză pentru tine că direcția cozii unei comete nu are nimic de-a face cu direcția în care se mișcă cometa. Cert este că coada cometei nu este rezultatul frecării sau distrugerii corpului. Vântul solar încălzește cometa și face ca gheața să se topească, determinând particulele de gheață și nisip să zboare în direcția opusă vântului. Prin urmare, coada cometei nu va merge neapărat în spatele ei într-o potecă, ci va fi întotdeauna îndreptată departe de soare.

După retrogradarea lui Pluto, Mercur a devenit cea mai mică planetă. Este, de asemenea, cea mai apropiată planetă de Soare, așa că ar fi firesc să presupunem că este cea mai fierbinte planetă din sistemul nostru. Pe scurt, Mercur este o planetă al naibii de rece. În primul rând, în punctul cel mai fierbinte al lui Mercur, temperatura este de 427 de grade Celsius. Chiar dacă această temperatură ar rămâne pe întreaga planetă, Mercur ar fi totuși mai rece decât Venus (460 de grade). Motivul pentru care Venus, care este cu aproape 50 de milioane de kilometri mai departe de Soare decât Mercur, este mai caldă se datorează atmosferei sale de dioxid de carbon. Mercur nu se poate lăuda cu nimic.

Un alt motiv are de-a face cu orbita și rotația sa. Mercur completează o revoluție completă în jurul Soarelui în 88 de zile pământești și o revoluție completă în jurul axei sale în 58 de zile pământești. Noaptea pe planetă durează 58 de zile, ceea ce oferă suficient timp pentru ca temperatura să scadă la -173 de grade Celsius.

Sonde

Toată lumea știe că roverul Curiosity este în prezent angajat în importante muncă de cercetare pe Marte. Dar oamenii au uitat de multe dintre celelalte sonde pe care le-am trimis de-a lungul anilor. Roverul Opportunity a aterizat pe Marte în 2003 cu scopul de a efectua misiunea în 90 de zile. 10 ani mai tarziu inca functioneaza. Mulți oameni cred că nu am trimis niciodată sonde pe alte planete decât Marte. Da, am trimis mulți sateliți pe orbită, dar am aterizat ceva pe o altă planetă? Între 1970 și 1984, URSS a aterizat cu succes opt sonde pe suprafața lui Venus. Adevărat, toate au ars, datorită atmosferei neprietenoase a planetei. Cea mai persistentă navă spațială a supraviețuit aproximativ două ore, mult mai mult decât se aștepta.

Dacă mergem puțin mai departe în spațiu, vom ajunge la Jupiter. Pentru rover, Jupiter este o țintă și mai dificilă decât Marte sau Venus, deoarece este făcut aproape în întregime din gaz, pe care nu poate fi călărit. Dar acest lucru nu i-a oprit pe oamenii de știință și au trimis o sondă acolo. În 1989, nava spațială Galileo a pornit să studieze Jupiter și lunile sale, ceea ce a făcut în următorii 14 ani. De asemenea, a aruncat o sondă pe Jupiter, care a trimis înapoi informații despre compoziția planetei. Deși există o altă navă în drum spre Jupiter, acea primă informație este neprețuită, deoarece la acea vreme sonda Galileo era singura sondă care a plonjat în atmosfera lui Jupiter.

Stare de imponderabilitate

Acest mit pare atât de evident încât mulți oameni refuză să se convingă de contrariul. Sateliții, navele spațiale, astronauții și alții nu suferă de imponderabilitate. Adevărata imponderabilitate, sau microgravitația, nu există și nimeni nu a experimentat-o vreodată. Majoritatea oamenilor au impresia: cum este posibil ca astronauții și navele să plutească pentru că sunt departe de Pământ și nu experimentează atracția gravitațională a acestuia. De fapt, gravitația este cea care le permite să plutească. În timp ce zboară în jurul Pământului sau al oricărui alt corp ceresc cu gravitație semnificativă, obiectul cade. Dar pentru că Pământul se mișcă în mod constant, aceste obiecte nu se lovesc de el.

Gravitația Pământului încearcă să tragă nava pe suprafața sa, dar mișcarea continuă, astfel încât obiectul continuă să cadă. Această cădere veșnică duce la iluzia imponderabilității. Astronauții din interiorul navei cad și ei, dar par să plutească. Aceeași stare poate fi experimentată într-un lift sau un avion în cădere. Și o poți experimenta într-un avion în cădere liberă la o altitudine de 9000 de metri.

În ciuda tuturor miturilor comune, spațiul nu este de fapt nici rece, nici cald. Numai materia poate avea aceste proprietăți, iar spațiul este absența materiei. Știința spune că căldura este o măsură a activității moleculare. Deoarece există foarte puțini atomi sau molecule în spațiu, este un vid aproape perfect.

Astronautul Buzz Aldrin (arhivele NASA)

Doar prezența sau distanța surselor de căldură determină temperaturile de fierbere sau de îngheț și, în consecință, senzațiile umane - fie că este frig sau cald în acest moment. Tocmai de aceea este atât de importantă problema termoreglării și a capsulei locuibile a unei nave spațiale, și mai ales a costumului spațial. La urma urmei, judecând după relatările astronauților și pe filmele și materialele fotografice pe care le-au prezentat, în costume spațiale au petrecut ore întregi (sau chiar 10-12 ore) în spațiul cosmic (adică fie sub soarele care sfârâie, fie în umbra lui de gheață) , iar costumul spațial era atât singurul lor adăpost, cât și aproape căminul lor.

Și când, în 1969 și în următorii trei ani, astronauții americani au sărit veseli pe suprafața lunii, toată lumea, desigur, a fost atentă la rucsacii de pe spate. Muncitorii de pe întreaga planetă priveau cu un respect incontestabil această capodoperă a tehnologiei americane avansate. La urma urmei, acest rucsac universal i-a oferit astronautului tot ce avea nevoie. Întrucât spațiul era „rece”, așa cum toată lumea credea la acea vreme, rucsacul trebuia să ofere suficientă încălzire. Și, de asemenea, presiunea normală, furnizarea de oxigen, îndepărtarea excesului de umiditate etc. Apoi, totuși, ei și-au amintit că Luna este mai fierbinte decât apa clocotită în timpul zilei (Soarele își încălzește suprafața la 120°C), iar astronautul are nevoie mai degrabă de răcire. sisteme. Dar acest lucru a trezit și mai mult respect pentru tehnologii americani: ce sisteme de sprijin minunate au creat - te salvează de căldură și de frig!

Fotografie Lunii (arhivă wordpress.com)

Pe scurt, acest sistem și rucsacul care îl conține se numesc PSZHO - Portable Life Support System (PLSS - Portable Life Support System). Un PSJO gata de utilizat cântărește 38 kg pe Pământ și puțin peste 6 kg pe Lună și are 66 cm lungime, 46 cm lățime și 25 cm grosime. Volumul total al rucsacului este deci 0,66 x 0,46 x 0,25 = 0,076 metri cubi. m. NASA a susținut că PSJO i-a oferit astronautului suport complet pentru câteva ore. Au fost: o butelie de oxigen, un neutralizator de dioxid de carbon, un dispozitiv pentru îndepărtarea umezelii, un recipient cu apă pentru răcire, un alt recipient cu apă uzată pentru eliminare, un schimbător de căldură, un sistem de senzori pentru monitorizarea funcțiilor vitale ale corpului, un walkie-talkie puternic pentru transmiterea unui semnal către Pământ, 4 litri apă. Și pentru a culmea, bateriile sunt suficient de mari pentru a alimenta toate echipamentele din acest rucsac.

Cu toate acestea, inteligența remarcă analogia sistemului cu suflarea balenelor și a cașalotelor: când se întorc din adâncurile oceanului la suprafață, trebuie să arunce aerul evacuat și aburul cu o fântână puternică. Și astronauții sunt și alte produse deșeuri. Adică au trebuit să meargă pe Lună într-un halou fie din fântâni de abur, fie din firimituri fine de gheață emise din costumele spațiale de transpirație, urină și alte emisii naturale ale corpului. Bine, să spunem că NASA nu a publicat aceste imagini din motive etice.

Dar cum s-au făcut toate acestea din punct de vedere tehnic? NASA susține că astronauții purtau salopete care aveau tuburi subțiri de plastic pline cu apă cusute în ele, conectate la un rezervor de apă: „Un sistem de răcire mai eficient a fost folosit folosind lenjerie de corp răcită cu apă, cu tuburi subțiri de plastic cusute în ele”.

Buzz Aldrin (arhivele NASA)

Aerul fierbinte din costumele spațiale, creat de procesele metabolice ale corpului astronautului, a fost aparent îndepărtat folosind acest sistem în schimbătorul de căldură PSZHO. Când costumul a început să acumuleze exces de căldură, astronautul a apăsat un buton, activând mecanismul de eliberare a apei reziduale din ieșirea schimbătorului de căldură. „Apa a izbucnit din costum, s-a transformat în gheață și a fost pulverizată în spațiu”, mărturisesc astronauții.

Singurul avantaj al plasticului este flexibilitatea acestuia. În rest, plasticul este cea mai proastă alegere pentru un sistem de răcire deoarece este un bun izolator termic. Sistemul ar putea funcționa numai dacă era suficientă apă în PSJO. Câtă apă este necesară pentru a finaliza sarcina? Suprafața unui astronaut este de aproximativ 0,75 metri pătrați. m. Folosind o emisivitate de 0,2, găsim radiația solară absorbită: 1353 W / m² × 0,2 × 0,75 m² = 203 W.

Susținătorii versiunii oficiale NASA susțin: „PJO a fost conceput pentru a disipa căldura metabolică generată de astronaut la o rată de 1.600 de unități termice britanice (BTU) pe oră”. Deoarece 1 BTU pe oră rotunjit este egal cu 0,293 wați, obținem 469 wați. Aceasta trebuie adăugată la radiația termică a Soarelui: 203 + 469 = 672 W.

Acum este necesar să se calculeze căldura emisă de partea umbră a costumului. Dar mai întâi va trebui să facem anumite presupuneri cu privire la temperatura aerului și a costumului spațial. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât este mai ușor să funcționeze răcitorul.

Să presupunem că temperatura costumelor spațiale a fost de +38°C, adică +311°K. Acum putem aplica formula lui Stefan Boltzmann. Pentru a face acest lucru, să inversăm ecuația inițială:

Astfel, rotunjind rezultatul, obținem o radiație de 80 W. Scădem din 672 și obținem 592 wați. Pentru a rotunji, adăugați 8 W pentru diferite radiații termice de la walkie-talkie, pompă de apă etc. Total 600 W. Există 860 de calorii într-un watt. Ținând cont de cazul extrem (funcționare la eficiență de 100%), este necesar să se producă suficientă gheață pentru a rezista la 516.000 cal pe oră. În 4 ore, acumulează 2.064.000 de calorii.

Pentru a reduce temperatura a 1 g de apă cu 1°C, este necesară o pierdere de 1 calorie de căldură. Pentru a forma gheață, 1 g de apă trebuie să piardă încă 80 de calorii. Astfel, o scădere a temperaturii de la +38°C la punctul de îngheț (0°C) presupune transferul a 38 de calorii, plus alte 80 de calorii pentru congelare - în total 118 calorii pentru fiecare gram eliberat prin priză. Dacă împărțiți 2.064.000 de calorii la 118, obțineți 17.491 de grame care trebuie eliberate. Acesta este 17,5 litri sau 0,0175 cc. m, adică aproape un sfert din volumul PSZHO. Această cantitate de apă cântărește 17,5 kg pe Pământ, ceea ce reprezintă 46% din greutatea rucsacului!

Să privim acum lucrurile în mod realist. Folosind o eficiență de 40% (aceasta este o cifră destul de mare pentru majoritatea mecanismelor), obținem cifre mult mai impresionante, ceea ce indică faptul că PSJO pur și simplu nu ar putea găzdui nici măcar o unitate de răcire! Dar rucsacul conține și o butelie de oxigen, un neutralizator de dioxid de carbon, un dispozitiv pentru îndepărtarea umezelii, un recipient cu apă pentru răcire, un recipient cu apă uzată, un schimbător de căldură, un sistem de senzori, un walkie-talkie și baterii puternice! Nu crezi că doar un vrăjitor ar putea proiecta astfel de rucsacuri?

Totuși, să continuăm despre răcire. Dacă împărțim 17.491 g de apă la 240 de minute, se dovedește că aproximativ 70 g de apă au trebuit să fie vărsate din ieșire pe minut, scăpând din costum ca „abur înghețat”. Ultima expresie sună ceva ca „gheață prăjită”, dar experții NASA par obișnuiți cu paradoxurile.

Totuși, toate acestea nu contează, deoarece calculele teoretice contrazic faptele reale. Conform diagramei în secțiune transversală publicată oficial a PSJO, recipientul de apă are doar 7,6 cm în diametru și 35,5 cm în lungime. În consecință, volumul acestui container este de 1600 de metri cubi. cm (1,6 l). Această apă ar dura doar 25-30 de minute cu o eficiență imposibilă de 100%! Dar NASA ne-a spus despre 4 ore! Poate inventat Metoda noua concentratia apei? Dintre toate realizările erei spațiale, aceasta ar fi cea mai uimitoare!

Detaliu foto al costumului spațial al lui Michael Collins (arhivele NASA)

Dacă privim lucrurile în mod realist, atunci eroii noștri spațiali au trebuit să poarte cu ei o umbrelă de soare. Menținerea lor departe de lumina directă a soarelui le-ar fi scutit de multe probleme de supraîncălzire, cel puțin în timp ce țopăiau pe Lună.

Dar chiar dacă s-au ascuns în spatele unui fel de umbrelă când au sărit, atunci de ce modulele lunare nu erau acoperite cu nimic? Au stat ore întregi sub soarele arzător. Imaginează-ți mașina stând la soare câteva ore vara trecută! Probabil că nu vei putea uita mult timp senzația de a te îmbarca, nu? Dar dintr-un motiv oarecare, astronauții declară brusc că îi aștepta un frig înghețat în modulele lunare.

Buzz Aldrin a scris că era atât de frig în LEM încât a fost nevoit să oprească aerul condiționat din costumul său. Pe de altă parte, Collins a spus: „Cele 2,5 ore alocate lor au trecut foarte repede, după care s-au urcat înapoi în modulul lunar, au închis ușa și au pompat aer în cabină”. Acest lucru este foarte ciudat, deoarece aparatul de aer condiționat al costumului spațial (dacă a existat deloc!) nu ar putea funcționa în condiții normale de presiune în interiorul LEM. Nu a putut să funcționeze decât în vid! Se strecoară îndoielile: acești doi astronauți au zburat pe aceeași Lună?...

21 august 2014 la ora 12:30

Despre căldură și frig cosmic

Blogul companiei Dauria Aerospace

În zilele toride de vară, este timpul să vorbim despre căldura și frigul spațiului. Datorită filmelor științifico-fantastice, științei și a programelor științifice nu atât de populare, mulți s-au convins că spațiul este un loc neînchipuit de rece în care cel mai important lucru este să găsești cum să te încălzești. Dar în realitate totul este mult mai complicat.

Fotografie cosmonaut Pavel Vinogradov

Pentru a înțelege dacă este cald sau rece în spațiu, trebuie mai întâi să ne întoarcem la elementele de bază ale fizicii. Deci, ce este căldura? Conceptul de temperatură se aplică corpurilor ale căror molecule sunt în mișcare constantă. Când se primește energie suplimentară, moleculele încep să se miște mai activ, iar când se pierde energia, se mișcă mai încet.

În gazul cosmic rarefiat, moleculele sunt extrem de rare, iar impactul lor asupra macroorganismelor, precum sateliții sau astronauții, este nesemnificativ. Un astfel de gaz poate fi încălzit la temperaturi extreme, dar din cauza rarității moleculelor, călătorii în spațiu nu îl vor simți. Acestea. pentru majoritatea navelor spațiale și navelor obișnuite, nu contează deloc care este temperatura mediului interplanetar și interstelar: cel puțin 3 Kelvin, cel puțin 10.000 de grade Celsius.

Un alt lucru este important: ce este corpul nostru cosmic, ce temperatură este și ce surse de radiații sunt în apropiere.

Principala sursă de radiație termică din sistemul nostru solar este Soarele. Și Pământul este destul de aproape de el, prin urmare, în orbitele apropiate de Pământ, este foarte important să ajustați „relația” dintre nava spațială și Soare.

Cu toate acestea, în unele cazuri și de la unii producători, EVTI nu seamănă cu folia, dar îndeplinește aceeași funcție de izolare.

Uneori, unele suprafețe ale unui satelit sunt lăsate în mod deliberat deschise, astfel încât fie să absoarbă radiația solară, fie să elimine căldura din interior în spațiu. De obicei, în primul caz, suprafețele sunt acoperite cu email negru, care absoarbe puternic radiația solară, iar în al doilea caz, cu email alb, care reflectă bine razele.

Pe alte dispozitive, mai puțin complexe, pierderea de căldură în spațiu se realizează și prin radiația de la radiatoare. De obicei sunt acoperite cu email alb si incearca sa le aseze fie paralel cu lumina soarelui, fie la umbra. Pe satelitul meteo" Electro-L„A fost necesar să se răcească matricea scanerului în infraroșu la -60 de grade Celsius. Acest lucru s-a realizat folosind un radiator, care a fost ținut constant la umbră, iar la fiecare șase luni satelitul a fost întors la 180 de grade, astfel încât înclinarea axei pământului să facă nu ducea la expunerea radiatorului la razele soarelui. În zilele echinocțiului, satelitul trebuia ținut la un unghi ușor, motiv pentru care în imaginile din apropierea polilor Pământului au apărut artefacte.