Горячее солнце и холод пустоты: как техника справляется с космическими контрастами

Забудьте голливудские штампы о мгновенном превращении человека в ледяную статую. Космос — это не морозильник, а гигантский термос. Если вы высунете руку из шлюза, она не замерзнет за секунду. Напротив, настоящая головная боль орбитальных инженеров — как не дать вам зажариться. В пустоте привычные правила игры не работают: здесь одновременно царит адский зной и абсолютный холод.

Фото: Pravda.Ru by Анна Маляева, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/

Космос

Физика вакуума: почему у пустоты нет градусов

Температура — это скорость, с которой мечутся молекулы. В стакане чая их миллиарды. В межзвездном пространстве на кубический сантиметр приходится всего пара атомов. Нельзя измерить температуру того, чего почти нет. Поэтому, когда ученые говорят о "минус 270 °C" в космосе, они имеют в виду не сам вакуум, а реликтовое излучение — слабый тепловой фон, оставшийся после Большого взрыва.

"Вакуум — идеальный изолятор. Если вы оставите термос с горячим кофе в открытом космосе, он будет остывать мучительно долго, теряя тепло только через инфракрасное излучение. У него просто нет соседа-атома, которому можно было бы передать энергию через удар", — объяснил в беседе с Pravda.Ru учёный-физик Дмитрий Лапшин.

Три всадника теплообмена: как выжить без воздуха

На Земле мы привыкли к конвекции (ветер дует — нам холодно) и теплопроводности (взяли сковородку — обожглись). В космосе эти ребята уволены. Остается только излучение. Тело поглощает фотоны от Солнца и выбрасывает свои в темноту. Это создает безумный контраст. На орбите Земли освещенный борт спутника жарится при +120 °C, а теневой, находящийся в паре метров, остывает до -150 °C. Современная солнечная радиация буквально терзает обшивку, заставляя металл "гулять" от температурного шока.

Проблема перегрева: зачем МКС радиаторы

Главный враг МКС — не холод, а тепло от приборов и самих космонавтов. Станция замотана в экранно-вакуумную изоляцию, как конфета в фантик. Тепло не уходит наружу. Внутри модулей воздух есть, но в невесомости он не перемешивается сам по себе. Теплый поток не летит вверх, его там просто нет. Без вентиляторов электроника сварится в собственном соку за считанные минуты. Чтобы этого не случилось, инженеры создали сложнейшую систему отвода лишних калорий в пустоту.

"На опасных объектах, будь то АЭС или космическая станция, контроль отвода тепла — вопрос жизни. Любой сбой в циркуляции хладагента превращает обитаемый отсек в духовку. Это критический техногенный риск", — подчеркнул в беседе с Pravda.Ru инженер по промышленной безопасности Виталий Корнеев.

Аммиак и вода: анатомия космического холодильника

Охлаждение станции работает в два этапа. Внутри — водяной контур. Он безопасен: если труба лопнет, вода не убьет экипаж. Она собирает тепло от компьютеров и передает его через титановые стенки внешнему контуру. А там уже бегает жидкий аммиак. Он не замерзает в тени и эффективно тащит энергию к огромным радиаторным панелям. Эти "крылья" МКС всегда повернуты ребром к Солнцу, чтобы сбрасывать жар в черноту космоса. Даже когда мощность домашнего железа или бортовых систем растет, радиаторы справляются за счет огромной площади.

Ответы на популярные вопросы о космическом холоде

Замерзнет ли вода в космосе мгновенно?

Нет. Сначала она бурно закипит из-за отсутствия давления, превратится в пар, а уже потом ледяные кристаллы образуют облако. Процесс идет быстро, но не моментально.

Почему космонавты носят белые скафандры?

Белый цвет лучше всего отражает солнечное излучение. В черном скафандре человек перегреется и получит тепловой удар за считанные минуты пребывания на свету.

Нужно ли отопление на Луне?

Да, из-за долгой лунной ночи (две недели) поверхность остывает невероятно сильно. Любая лунная база потребует мощных ядерных или химических обогревателей для выживания в тени.

Можно ли использовать вакуум для охлаждения процессора?

Напротив, вакуум — худшее место для охлаждения. Без воздуха обычный кулер бесполезен. Придется городить громоздкую систему с жидкостью и огромными излучающими панелями.

Читайте также

• Природа сошла с ума: мощный высотный циклон радикально изменил облик черноморского курорта
• В недрах Земли что-то пошло не так: река расплавленного железа неожиданно развернулась вспять
• Рыба-робот: как древние движения стали ключом к будущему
• Северный Ледовитый океан скоро может опустеть: какой жизненно важный ресурс исчезает прямо на глазах
• Сигнал подаёт само небо: как геофизики РАН оценивают риски для инфраструктуры по северному сиянию