يعد استخدام أجهزة مراقبة درجة الحرارة وطرق التبريد ، مثل تدفق الهواء القسري ، شكلاً من أشكال التحكم الحراري. تم تجهيز العديد من الكبسولات والمحطات التي أطلقتها ناسا بأحدث أدوات التحكم في الحرارة ، ولكن هل تساءلت يومًا عن سبب أهميتها لمحطة الفضاء الدولية؟
بدون ضوابط حرارية ، سترتفع درجة حرارة محطة الفضاء الدولية إلى 250 درجة فهرنهايت في الشمس وتنخفض إلى 250 درجة فهرنهايت تحت الصفر.
ما أهمية وجود ضوابط حرارية في محطة الفضاء الدولية؟
تعمل أنظمة التحكم الحراري في محطة الفضاء الدولية (ISS) على موازنة التجمد العميق للفضاء وحرارة الشمس الحارقة في عالم جديد غريب حيث لا يرتفع الهواء الساخن ولا توصل الحرارة.
بدون ضوابط حرارية ، ستصل درجة حرارة الجانب المواجه للشمس لمحطة الفضاء المدارية إلى 250 درجة فهرنهايت أو 121 درجة مئوية. وبالمقارنة ، فإن موازين الحرارة على الجانب المظلم تنخفض إلى 250 درجة فهرنهايت تحت الصفر أو -157 درجة مئوية.
لحسن حظ الطاقم وجميع أجهزة المحطة ، تم تصميم وبناء محطة الفضاء الدولية باستخدام توازن حراري. إنه مزود بنظام تحكم حراري يحافظ على برودة رواد الفضاء وراحتهم في منازلهم المدارية. (مصدر: وكالة ناسا)
ما هو العزل متعدد الطبقات (MLI)؟
يعتبر العزل هو أول اعتبار في التصميم للتحكم الحراري ، حيث إنه يحتفظ بالحرارة للدفء وللتبريد. تنتقل الحرارة البيئية في الهواء على الأرض في المقام الأول من خلال التوصيل أو الاصطدامات بين جزيئات الهواء الفردية. في حين أن الحمل الحراري هو الدوران أو الحركة السائبة للهواء.
هذا هو السبب في أنه يمكنك عزل منزلك بشكل أساسي باستخدام الهواء المحبوس داخل العزل. يعتبر الهواء موصلًا رديئًا للحرارة ، ولا تزال ألياف العزل المنزلي التي تمسك الهواء تقلل من الحمل الحراري. في الفضاء لا يوجد هواء للتوصيل أو الحمل الحراري.
أندرو هونغ ، مهندس واختصاصي التحكم الحراري في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا
يهيمن الإشعاع على البيئة في الفضاء. تسخن الأجسام بامتصاص أشعة الشمس وتبريدها بواسطة طاقة انبعاث الأشعة تحت الحمراء غير المرئية بالعين المجردة.
نتيجة لذلك ، لا يشبه العزل الخاص بمحطة الفضاء الدولية الحصيرة الناعمة من الألياف الوردية الموجودة في معظم المنازل على الأرض. بدلاً من ذلك ، فإن عزل المحطة عبارة عن بطانية عاكسة للغاية مصنوعة من Mylar و dacron تسمى Multi-Layer Insulation (أو MLI).
مايلر مؤلم بحيث لا يمكن للإشعاع الشمسي أن يمر عبره. تحافظ طبقات نسيج الداكرون على فصل صفائح مايلر ، مما يمنع الحرارة من الانتقال بين الطبقات. هذا يضمن أن الإشعاع سيكون الطريقة الأكثر انتشارًا لنقل الحرارة من خلال البطانية. النوافذ عبارة عن تسرب حراري هائل ، لكن رواد الفضاء يحتاجون إليها لبيئة العمل وأيضًا لأبحاثهم. إنه شيء علينا أن نصممه.
أندرو هونغ ، مهندس واختصاصي التحكم الحراري في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا
باستثناء نوافذها ، فإن معظم محطة الفضاء الدولية محمية من الإشعاع بواسطة MLI. يخدم عازل MLI غرضًا مزدوجًا: فهو يبقي الإشعاع الشمسي بعيدًا بينما يمنع أيضًا برودة الفضاء القاسية من اختراق الجلد المعدني للمحطة.
إنه يعمل بشكل جيد لدرجة أن محطة الفضاء الدولية تقدم للمهندسين تحديًا حراريًا جديدًا: التعامل مع درجات الحرارة الداخلية التي ترتفع باستمرار داخل هذا المختبر المداري شديد العزل المليء بأدوات مختلفة لإنتاج الحرارة.
تُستخدم الطاقة الشمسية لتشغيل إلكترونيات الطيران والإلكترونيات والأنظمة الأخرى لمحطة الفضاء الدولية. كلهم يولدون الحرارة ، ويجب القيام بشيء ما للتخلص من الفائض. المبادلات الحرارية هي الحل الأساسي. تم تصميم نظام التحكم الحراري النشط ، أو اختصارًا ATCS ، لإزالة الحرارة من سفينة الفضاء. (مصدر: وكالة ناسا)