ВИФ2 NE : Ветка : Чем обогреваются в Космосе?

От	dinamik
К	All
Дата	21.12.2014 20:50:19
Рубрики	Современность; Космос;

Чем обогреваются в Космосе?

Как я понимаю, основной источник энергии на космических станциях это лепестричество? А оно генерится от солнечных батарей. Так?
Но вот вопрос, откуда там столько киловатов получается, чтобы обогреть всю эту станцию. За бортом ведь не минус 20 и даже не минус 40. Неужели солнечные батареи такие эффективные?

От	Константин Дегтярев
К	dinamik (21.12.2014 20:50:19)
Дата	22.12.2014 09:42:48

Р. Хайнлайн. "Имеб скафандр - готов путешествовать"

Даже в наши дни люди рассуждают о «космическом холоде». Но в открытом космосе вакуум, а если бы вакуум был холодным, как бы работал термос? Вакуум это ничто, у него нет температуры. Просто он хороший теплоизолятор.

Три четверти съеденной нами пищи превращается в тепло — огромное количество тепла, достаточное, чтобы растопить больше пятидесяти фунтов льда. Трудно поверить? Но когда вы растапливаете печку, вы на самом деле охлаждаете свое тело. Даже зимой в комнате градусов на тридцать прохладнее, чем у вас под мышкой. Когда вы топите печь, вы просто выбираете наиболее комфортный способ охладиться. Тело вырабатывает столько тепла, что его, как автомобильный мотор, приходится охлаждать.

Конечно, если делать это слишком быстро — например, на морозном ветру, — то можно замерзнуть. Но в скафандре задача противоположная — не свариться заживо. Ведь вокруг вас вакуум, а в нем избавляться от тепла трудно…

Какая-то часть тепла излучается, но этого недостаточно. Добавляют тепла и солнечные лучи — вот почему космические корабли отполированы до зеркального блеска.

Как же быть?

Носить с собой пятидесятифунтовые бруски льда невозможно. Приходится избавляться от тепла так же, как Земле: путем конвекции и испарения — ваше тело обдувает ветерком, пот испаряется и охлаждает вас. Когда-нибудь будут созданы скафандры с замкнутой вентиляцией, но пока приходится выпускать его из скафандра вместе с потом, двуокисью углерода и излишним теплом — и тратить на это впустую часть кислорода.

Есть и другие проблемы. В атмосферное давление — пятнадцать фунтов на квадратный дюйм — входит три фунта давления кислорода. Для дыхания хватает и половины этого, однако разве что индеец с вершин Анд мог бы, возможно, неплохо себя чувствовать при давлении кислорода меньше двух фунтов. Девять десятых фунта — это предел. Меньшее давление уже не может закачивать кислород в кровь — примерно такое давление на вершине Эвереста.

При этом большинство людей начинают страдать от гипоксии,[1] так что придерживаются давления в два фунта кислорода на квадратный дюйм. К нему подмешивают инертный газ, потому что чистый кислород может вызвать першение в горле, пьянит или даже вызывает сильные судороги. Нельзя использовать азот (который с воздухом мы вдыхаем всю жизнь), потому что при резком понижении давления он закипит в крови, и вы получите кессонную болезнь. Поэтому используется гелий. От него голос становится писклявым, но кого это волнует?

Итак, вы можете умереть от нехватки кислорода, отравиться избытком кислорода, загнуться от азота, задохнуться двуокисью углерода или получить от нее кислотное отравление, умереть от смертельной лихорадки, вызванной обезвоживанием. Закончив читать инструкцию, я озадачился, как человек вообще умудряется жить, а уж в скафандре тем более.

И все же передо мной лежал скафандр, который защищал человека от открытого космоса сотни часов.

Вот как он это делал. К спине крепились стальные баллоны с «воздухом» (кислородно-гелиевой смесью) под давлением 150 атмосфер, или более двух тысяч фунтов на квадратный дюйм. Оттуда воздух выходил через редуктор уже под давлением в 150 фунтов на дюйм, а потом еще через один редуктор давление доводилось до трех-пяти фунтов, два из которых приходилось на кислород. Шею охватывал резиново-силиконовый воротник с крошечными дырочками. Таким образом, давление на корпус снижалось, а движение воздуха ускорялось; от этого испарение и охлаждение шло лучше, и снижалась вероятность получить кессонную болезнь. На каждом запястье и щиколотке стояли выхлопные клапаны. Они стравливали не только газ, но и водяной пар — иначе вы окажетесь по щиколотку в собственном поту.

От	Константин Дегтярев
К	Константин Дегтярев (22.12.2014 09:42:48)
Дата	22.12.2014 09:48:13

Пардон, не прочел поста Сергея Селютина

Ну, в общем, присоединяюсь.

От	СанитарЖеня
К	dinamik (21.12.2014 20:50:19)
Дата	22.12.2014 09:01:34

Более болезненный вопрос - чем охлаждаются в Космосе.

>Как я понимаю, основной источник энергии на космических станциях это лепестричество? А оно генерится от солнечных батарей. Так?
>Но вот вопрос, откуда там столько киловатов получается, чтобы обогреть всю эту станцию. За бортом ведь не минус 20 и даже не минус 40. Неужели солнечные батареи такие эффективные?

Важна не температура (которая в космосе может быть и миллионы градусов, измеряя скоростью молекул), а теплоотдача.
Она бывает конвективная, кондуктивная и радиационная.
Конвекция требует газа или жидкости вокруг нагретого тела, которые от тепла меняют плотность, подымаются (т.е. нужна ещё и сила тяжести) и уносят тепло. Чего в космосе не достижимо.
Кондукция - контакта с другим телом, которому отдаётся тепло. Этого тоже нет, до ближайшего далеко, и меж нами и этим телом вакуум.
Остаётся только излучение. Его интенсивность пропорциональна четвёртой степени температуры, то есть при десятках градусов по Цельсию невелико. Поэтому приходится ставить крупные радиаторы, чтобы сбрасывать тепло, выделяемое людьми и механизмами.

От	KAO
К	СанитарЖеня (22.12.2014 09:01:34)
Дата	23.12.2014 13:56:50

Re: А при чём тут цельсий? В кельвинах надо температуру мерить!Комнатная~300K(-)

От	СанитарЖеня
К	KAO (23.12.2014 13:56:50)
Дата	25.12.2014 09:36:34

(Поправляя фуражку прапорщика Ясненько, старшины роты капитана Очевидность)

Так точно! В законе Стефана-Больцмана в четвёртой степени входит абсолютная температура!
Только вот излучающие тела, просто по факту, что там люди или хотя бы не рассчитанная на высокие температуры аппаратура, находятся при десятках градусов по Цельсию (что - неужели с меня фуражка слетела?! - около 300К). И поэтому излучение по сравнению, скажем, с накалённым докрасна, то есть с температурой в 3-4 раза по абсолютной шкале выше, предметом, соответственно ниже по мощности в 80-250 раз.

От	Сергей Селютин
К	dinamik (21.12.2014 20:50:19)
Дата	22.12.2014 01:15:48

Почитайте "Have a Spacesuit - Will Travel"

Роберта Хайнлайна. Там очень подробно все про скафандры и обогрев описано. И книжка просто чудесная сама про себе, вполне даже топичная для форума.

От	dinamik
К	Сергей Селютин (22.12.2014 01:15:48)
Дата	22.12.2014 16:22:55

Re: Почитайте "Have...

>Роберта Хайнлайна. Там очень подробно все про скафандры и обогрев описано. И книжка просто чудесная сама про себе, вполне даже топичная для форума.

Ок. Почитаю.

В детстве читал Рей Бредбери. Там корапт несся к Солнцу и что-то пошло не так. Несмотря на то, что со сторны Солнца было "очень жарко" с другой стороны было "очень холодно" и кто-то там замерз.

От	Walther
К	dinamik (21.12.2014 20:50:19)
Дата	22.12.2014 00:34:14

Re: Чем обогреваются...

>За бортом ведь не минус 20 и даже не минус 40.

это в тени. На солнце весьма жарко.

От	Ardan
К	dinamik (21.12.2014 20:50:19)
Дата	21.12.2014 22:04:55

Теплопотери минимальные. Так что большой мощности не требуется

Из-за вакуума единственным путем ухода тепла является излучение. Поэтому сильно греть не требуется. Из-за этого, кстати, есть большие сложности с созданием ядерной энергетической установки для космических буксиров - лишнее тепло куда-то девать надо в больших количествах.

От	NV
К	Ardan (21.12.2014 22:04:55)
Дата	21.12.2014 22:10:44

На примере МКС

Беленькие панели - радиаторы охлаждения. Можно оценить площадь.

http://katastrofu.ru/wp-content/uploads//2010/08/mks.jpg

Виталий

От	sss
К	NV (21.12.2014 22:10:44)
Дата	21.12.2014 23:11:11

АФАЙК на МКС мощность НА и её тепловыделение во внутренние объемы(+)

модулей всегда жестко ограничивают, их согласование практически всегда камень преткновения между разработчиками и "Энергией" (которая занимается интеграцией всей научной аппаратуры), осталось ощущение, что два наиболее узких места - это тепловыделение и спускаемый вес/объем.

От	Ardan
К	NV (21.12.2014 22:10:44)
Дата	21.12.2014 22:28:02

Внушает! (-)

От	Ibuki
К	dinamik (21.12.2014 20:50:19)
Дата	21.12.2014 21:03:52

солнечным светом (-)

От	Виктор Крестинин
К	dinamik (21.12.2014 20:50:19)
Дата	21.12.2014 21:00:16

За бортом, сцуко, вакуум. У него, сцуко, теплоемкость низкая. (-)

От	dinamik
К	Виктор Крестинин (21.12.2014 21:00:16)
Дата	21.12.2014 21:30:00

Ну вот к примеру

"Система терморегулирования состояла из независимых жидкостных контуров охлаждения и обогрева, имевших внутреннюю и наружную магистрали. Избыточное тепло при необходимости излучалось в космос радиатором-охладителем. Если же на станцию, наоборот, требовалось подвести тепло, то оно снималось с радиатора-нагревателя на солнечной стороне. Таким образом в жилых отсеках поддерживалась температура в пределах 15-25 градусов."
http://www.astronautica.ru/polety-v-kosmos/kosmicheskaya-tehnika/398.html

Вот вся эта хрень требует электропитания?

От	NV
К	dinamik (21.12.2014 21:30:00)
Дата	21.12.2014 22:03:25

Можете обойтись тепловыми трубками

>"Система терморегулирования состояла из независимых жидкостных контуров охлаждения и обогрева, имевших внутреннюю и наружную магистрали. Избыточное тепло при необходимости излучалось в космос радиатором-охладителем. Если же на станцию, наоборот, требовалось подвести тепло, то оно снималось с радиатора-нагревателя на солнечной стороне. Таким образом в жилых отсеках поддерживалась температура в пределах 15-25 градусов."
> http://www.astronautica.ru/polety-v-kosmos/kosmicheskaya-tehnika/398.html

>Вот вся эта хрень требует электропитания?

и жалюзи с приводом от сильфонов. Совсем без электропитания. Это как пример конструкции. Причём не единственный.

Виталий

От	NV
К	Виктор Крестинин (21.12.2014 21:00:16)
Дата	21.12.2014 21:01:15

А теплопроводность вакуума так вообще нулевая (-)

От	dinamik
К	NV (21.12.2014 21:01:15)
Дата	21.12.2014 21:35:33

А замерзнуть таки можно

"В скафандрах не предусмотрено никакого обогрева. Согреваемся только в движении теплом своего тела", - рассказал командир экипажа МКС-9 Геннадий Падалка.
"Замерзнуть можно только в том случае, если висишь в космосе без движения, чего никогда не бывает, поскольку за бортом работа очень интенсивная", - отметил Падалка, совершивший шесть выходов в открытый космос.

http://www.newsru.com/arch/russia/20jan2006/kosm.html

От	Begletz
К	dinamik (21.12.2014 21:35:33)
Дата	22.12.2014 05:32:15

Один из моментов, за который реальные астронавты покритиковали "Гравитацию"

это что персонаж Сандры Буллок вылезла из скафандра в трусах. Они утверждали, что поддевают флис и прочие теплые кальсоны.

От	Роман Алымов
К	Begletz (22.12.2014 05:32:15)
Дата	22.12.2014 07:24:06

А не тплоотводящий костюм с водяными трубками? (+)

Доброе время суток!
http://www.strf.ru/photo.aspx?d_no=19177

http://tourout.ru/file/qt2emroq0b6q/622x/qpkg12atogth.jpg

"Под скафандр космонавт одевает специальный сетчатый костюм жидкостного охлаждения, состоящий из нескольких километров пластиковых капиллярных трубок с теплоносителем.."
С уважением, Роман

От	NV
К	Роман Алымов (22.12.2014 07:24:06)
Дата	22.12.2014 16:52:10

Забавное фото со скафандрами

Сушат после тренировки на приводнение

http://rwspace.ru/upload/0-5.jpg

-Тётя Сара! Тётя Сара!
Де вы сохните бельё?
-Я в духовке, на верОвке!
Шоб не стырили воровки!:)

Виталий

От	NV
К	dinamik (21.12.2014 21:35:33)
Дата	21.12.2014 22:01:36

Тепловое излучение, естественно, никто не отменял

>"В скафандрах не предусмотрено никакого обогрева. Согреваемся только в движении теплом своего тела", - рассказал командир экипажа МКС-9 Геннадий Падалка.
>"Замерзнуть можно только в том случае, если висишь в космосе без движения, чего никогда не бывает, поскольку за бортом работа очень интенсивная", - отметил Падалка, совершивший шесть выходов в открытый космос.

как и поглощение. Так что пусть конструктор блюдёт баланс. На то он и конструктор.

Виталий

От	NV
К	dinamik (21.12.2014 20:50:19)
Дата	21.12.2014 20:59:38

Гм. Вы что, прикидываетесь :)

От	МиГ-31
К	NV (21.12.2014 20:59:38)
Дата	21.12.2014 23:39:11

Никогда не задумывался.

>Да, ради ликбеза - первое живое существо в космосе - собака Лайка - погибла от перегрева. Солнечных батарей на Спутнике-2 не было вообще.
Как в L2 греться? Там прохладно. Хоть и не тень, а полутень - всё равно прохладно. Мирным атомом?
>Виталий
С уважением, МиГ-31 (тоже эсквайр).

От	NV
К	МиГ-31 (21.12.2014 23:39:11)
Дата	22.12.2014 11:29:35

Видимо, да

>>Да, ради ликбеза - первое живое существо в космосе - собака Лайка - погибла от перегрева. Солнечных батарей на Спутнике-2 не было вообще.
>Как в L2 греться? Там прохладно. Хоть и не тень, а полутень - всё равно прохладно. Мирным атомом?

хотя непилотируемым аппаратам вроде и полутени хватает, без атома. Вот если L2 в системе Земля-Луна, то там тень - какая положено тень, там точно мирным атомом греть придётся, половину лунного месяца.

>С уважением, МиГ-31 (тоже эсквайр).
Виталий

От	dinamik
К	NV (21.12.2014 20:59:38)
Дата	21.12.2014 21:20:44

Нет, на полном серьезе

>>Как я понимаю, основной источник энергии на космических станциях это лепестричество? А оно генерится от солнечных батарей. Так?
>>Но вот вопрос, откуда там столько киловатов получается, чтобы обогреть всю эту станцию. За бортом ведь не минус 20 и даже не минус 40. Неужели солнечные батареи такие эффек
>
>Ну и сколько же по-вашему там за бортом ???
>Да, ради ликбеза - первое живое существо в космосе - собака Лайка - погибла от перегрева. Солнечных батарей на Спутнике-2 не было вообще.

"Сильная теплозащита нужна скафандрам и космическим кораблям потому, что они входят в тень Земли, и наше светило уже не может их согревать до указанного +4°С. В тени температура может опускаться до -160° С"
http://geektimes.ru/post/217775/

Что не так?

От	Alpaka
К	dinamik (21.12.2014 21:20:44)
Дата	21.12.2014 22:07:59

человек в скафандре производит дофига тепла

а теплоотвод-только за счет рациационного излучениа, закон Стефана-Больцмана

Алпака

От	Гуннар
К	Alpaka (21.12.2014 22:07:59)
Дата	22.12.2014 18:07:09

Re: человек в...

>а теплоотвод-только за счет рациационного излучениа, закон Стефана-Больцмана

Все таки не стоит тепловое излучение назвать радиационным. Оно не ионизирует объекты.

От	bedal
К	Гуннар (22.12.2014 18:07:09)
Дата	23.12.2014 15:52:55

скажите, а в квартире, машине радиатор отопления или инфракраснизатор? (-)

От	Расстрига
К	bedal (23.12.2014 15:52:55)
Дата	23.12.2014 16:53:28

при том, что фактически это – конвектор

он конечно "радиирует", но основной теплообмен таки за счет конвекции или принудительного обдува.

Хотя некие "инфракраснизаторы" телемаркетологи вовсю впарить пытаются.

“Изучение источников – не топик для военно-исторического форума.”™

От	KAO
К	Гуннар (22.12.2014 18:07:09)
Дата	23.12.2014 13:53:33

Re: радиация=излучение, а то что вы подразумеваете - ионизирующее излучение.(-)

От	Гуннар
К	KAO (23.12.2014 13:53:33)
Дата	25.12.2014 11:19:03

Re: радиация=излучение, а...

Я писал о некорректности термина. Если радиация=излучение в т.ч. и тепловое то вы мне сейчас без особого труда скажите какую в среднем дозу получает человек стоя у радиатора отопления скажем за час. И на сколько рентген в час повышается фон.

От	Ibuki
К	dinamik (21.12.2014 21:20:44)
Дата	21.12.2014 22:03:21

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

>"Сильная теплозащита нужна скафандрам и космическим кораблям потому, что они входят в тень Земли, и наше светило уже не может их согревать до указанного +4°С. В тени температура может опускаться до -160° С"
> http://geektimes.ru/post/217775/
http://12apr.su/books/item/f00/s00/z0000023/st031.shtml
http://12apr.su/books/item/f00/s00/z0000023/st032.shtml
http://12apr.su/books/item/f00/s00/z0000023/st033.shtml
http://12apr.su/books/item/f00/s00/z0000023/st034.shtml
http://12apr.su/books/item/f00/s00/z0000023/st035.shtml

От	Г.С.
К	dinamik (21.12.2014 21:20:44)
Дата	21.12.2014 21:29:13

А у косметической плазмы температура может быть о-го-го

...только она реденькая.

От	СанитарЖеня
К	Г.С. (21.12.2014 21:29:13)
Дата	22.12.2014 09:02:26

Косметическая плазма вообще жжот! (-)

От	NV
К	Г.С. (21.12.2014 21:29:13)
Дата	21.12.2014 22:05:07