Студено или горещо място!

Ако тялото е без вътрешни източници на топлина, температурата му ще се определя от условията на средата, в която се намира. Ето защо, ние се опитваме да разберем какво първо условията в космоса. От физиката е известно, че температурата на топлинна скоростта на движение характеризира с тяло на частици, средата (или система): по-висока е скоростта, толкова по-висока температура. На Земята, при стайна температура, въздушните молекули се движат със скорост от около 500 м / сек, докато изпитване до 5 млрд. 1 сблъсъци помежду си. С намаляване на плътността на въздуха, което молекули се сблъскват по-рядко (като експертите твърдят, че техните свободни увеличава дължината на пътя), тяхната скорост и следователно температурата става по-висока. В атмосферата на земята се появяват по-сложни процеси и температурата на слоеве, както може да се види от таблицата, които не са пряко пропорционална на плътността на въздуха (концентрация или неговата частиците).

Промяна на атмосферни параметри с височина

Налягане, кгс / см 2

Концентрацията на частици в cm 3

Фиг. 1. Зависимост на плътност аеродинамичен топлинния поток подава към плоча, в зависимост от височината над повърхността на земята.

Загрява режим космически кораб се определя по същество от вътрешни източници на топлина. На борда на тези устройства са поставени на различни инструменти, електрически системи, органи за управление и информация, и така нататък. Освобождаване на работата им с топлинна енергия, което е много по-различен за всеки отделен случай и зависи от класа и машината дестинация. В американския космически кораб "Джемини", например, топлина само бордово оборудване е около 500-600 ккал / час. Но за пилотиран космически кораб дизайнери също трябва да се грижи за топлината, генерирана от тялото на космонавти. Количеството топлина варира в доста широк диапазон, което представлява приблизително 230 ккал / час в периода на будност и 70 ккал / час по време на сън космонавт. С развитието на космическите изследвания космически кораб започва да има все по-голям брой устройства на борда, увеличаване на броя на членовете на екипажа. Всичко това води до увеличаване на количеството топлина, генерирана в отделение под налягане, и оттам да усложни вече трудно проблема на термичен контрол. Нека сега да видим какво се случва с външна топлоизолация поток идва в чинията, ориентирани перпендикулярно на слънчевите лъчи. В този случай, за простота, ние приемаме, че тази плоча се намира на голямо разстояние от Земята, както и всички потоци, с изключение на слънчевата радиация, е незначителен. Слънчевата поток ще след това частично се абсорбира от плочата и частично отразена от нея в пространството. Потокът абсорбира от плаката се определя от средното за целия спектър, както коефициента на поглъщане. Запишете никакъв начин топлоакумулатор: тя не използва не използва - тази топлина чрез излъчване ще бъде "да отпадне" в пространството. Способността на плочата да излъчва топлина се определя така наречената излъчвателна на повърхността # 949: на същия външен плоча поток с по-висока # 949 "нулира", получени от него топлина при по-ниска температура. Стойностите на Както и # 949 зависи от характеристиките на материала и повърхността му състояние и имат теоретична максимална стойност, равна на 1. Така топлината прехвърлят към плочата, поради липса на място в естествената конвекция на въздуха (или, както казват експерти, поради незначителна коефициент на конвективния топлина) го прехвърля на околната среда от радиация. Ако едната страна на изолирани плоча, температурата на тази плоча е напълно определено чрез съотношението Както / # 949, специфичен към повърхността на другата страна от него. С химическо полиране на повърхността на метална плоча Както коефициентите и # 949 съответно, са равни на 0,2 и 0,1, при което температурата на плочата облъчва от слънчево топлинен поток равен на около 200 ° С. Тази температура е доста реалистичен към външната страна на кораба срещу слънце. Това означава, че пространството е едновременно "студен" (4 К без нагряване) и "горещи" (473 К под слънчева светлина). Следователно, дизайнер на космически кораб е изправен пред две диаметрално противоположни цели: за защита на космическия кораб и от хипотермия и прегряване. Решете първият проблем, може да бъде, най-общо казано, това е съвсем проста - да се изолират жилищната единица нещо като космическо "палто" и, в допълнение, за да се затопли части от своя дизайн (макар последният води до увеличаване на разходите на наличната енергия). Вторият проблем е по-коварни - охлаждане изисква голямо усилие. Подобряване на отстраняването на топлина в пространството по два начина. Първо, чрез намаляване на съотношението Както / # 949, което на практика се постига чрез подходяща обработка на излъчващия или, както обикновено се нарича, повърхността на радиация. Широкото, например, прилагане към повърхността на специални покрития боя, предоставящи операционна стойност Както / # 949 = 0,5 (в този случай температурата ще падне и ще бъде приблизително 60 ° С). На второ място, е възможно да се откаже от пълна изолация на една от страните на плаката беше обсъдено (т.е., да се намали съотношението на площ, получаване и излъчващ топлинен поток). Тогава топлината ще дойде в него от едната страна и излъчва - с две. В резултат, температурата на плоча ще бъде за повърхности, подложени на химическо полиране, -120 ° С, и за повърхности, покрити с бои с посочените характеристики, -10 ° С. В последния случай определено предимство в сравнение с цилиндър правоъгълна плоча. Слънчевата поток могат да бъдат доставени на т.нар слънчева корема на цилиндъра, т.е. си площ на напречното сечение, перпендикулярно на слънчевите лъчи. В същото време на топлинното излъчване (с изключение на базите цилиндрови) ще се получи със страничната повърхност на цилиндъра. Изчисленията показват, че средно температурата на повърхността на цилиндър боята с As / # 949 = 0.5 е около -20 ° С По този начин, с помощта на относително прости мерки могат да гарантират, че средната температура на обвивката на космически кораб нагрява от слънчева светлина, е доста ниска. Въпреки това, на космическия кораб, както вече бе споменато, се нагрява не само от слънцето, но и топлината, генерирана от борда на неговото оборудване и екипаж. Поставете е излишната топлина може да се постигне чрез увеличаване на площта на повърхността на радиация. За възможно при дадена температура чрез подходящ избор на стойността на тази област от кораба предприемат много големи топлинни потоци. Решаването на проблема с космически кораб термичен контрол, дизайнерът е като омагьосан кръг. В действителност, по време на апарата за полет на самолета от своята орбита постоянно се променя позицията си по отношение на посоката на слънцето. Полетът може да се извърши за дълго време само на слънчева орбита или в орбита като част сянка. В същото време на слънчевата орбита на устройството не само ще направи значителни външни топлинни потоци, но и неговото оборудване, работи интензивно, може да отпусне на максималния размер на топлина. В сянката на Земята, а напротив, външни потоци и топлинни устройства за разсейване са в режим на готовност може да бъде минимално. Оздравяване от хипотермия космически кораб на сенчестата страна, дизайнерът може да "увиване на палтото си", но след това на слънчевата страна няма да може да се отърве от излишната топлина и единицата прегрява: свежда електролит в акумулатора, ще съборят различни видове елементи на корабното оборудване и т.н. Какъв е изходът от това противоречие? Тя е проста, въпреки че изглежда на пръв поглед парадоксално. Това обсъждаме в следващия раздел.