استخدام أجهزة مراقبة الحرارة وطرق التبريد، مثل تدفق الهواء القسري، هو شكل من أشكال التحكم الحراري. تم تجهيز عدة كبسولات ومحطات أطلقتها ناسا بأنظمة تحكم حراري متطورة، لكن هل تساءلت يومًا لماذا هذه الأنظمة ضرورية للمحطة الدولية للفضاء؟
بدون أنظمة التحكم الحراري، سترتفع درجة حرارة المحطة الدولية للفضاء إلى 250 درجة فهرنهايت تحت الشمس وتنخفض إلى ناقص 250 درجة فهرنهايت في الظل.
ما هي أهمية وجود أنظمة تحكم حراري ضرورية على المحطة الدولية للفضاء؟
أنظمة التحكم الحراري في المحطة الدولية للفضاء (ISS) توازن بين البرودة العميقة للفضاء وحرارة الشمس الساطعة في عالم غريب جديد لا يرتفع فيه الهواء الساخن، ولا ينتقل فيه الحرارة.
بدون أنظمة التحكم الحراري، ستصل درجة حرارة الجانب المواجه للشمس من المحطة المدارية إلى 250 درجة فهرنهايت أو 121 درجة مئوية. بالمقابل، ستنخفض درجات الحرارة على الجانب المظلم إلى ناقص 250 درجة فهرنهايت أو -157 درجة مئوية.
لحسن حظ الطاقم وجميع معدات المحطة، تم تصميم وبناء ISS بتوازن حراري. وهي مزودة بنظام تحكم حراري يحافظ على برودة وراحة رواد الفضاء في منزلهم المداري. (المصدر: NASA)
ما هو العزل متعدد الطبقات (MLI)؟
العزل هو الاعتبار التصميمي الأول للتحكم الحراري، حيث يحافظ على الحرارة داخلًا للتدفئة وخارجًا للتبريد. يتم نقل الحرارة البيئية في الهواء على الأرض أساسًا عبر التوصيل أو تصادمات جزيئات الهواء الفردية. بينما الحمل هو دوران أو حركة جماعية للهواء.
لهذا السبب يمكنك عزل منزلك أساسًا باستخدام الهواء المحبوس داخل عزلتك. الهواء موصل ضعيف للحرارة، والألياف في عزل المنزل التي تحجز الهواء تقلل من الحمل. في الفضاء لا يوجد هواء للتوصيل أو الحمل.
أندرو هونغ، مهندس وأخصائي التحكم الحراري في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا
البيئة في الفضاء تهيمن عليها الإشعاع. تسخن الأجسام بامتصاص ضوء الشمس وتبرد بإصدار الطاقة تحت الحمراء، غير مرئية للعين المجردة.
وبالتالي، لا يشبه عزل المحطة الدولية للفضاء السجادة الناعمة ذات الألياف الوردية الموجودة في معظم المنازل على الأرض. بل إن عزل المحطة هو بطانية عاكسة للغاية مصنوعة من المايلار والدكرون تُسمى العزل متعدد الطبقات (أو MLI).
تم تغليف المايلار بالألمنيوم بحيث لا يمكن للإشعاع الحراري الشمسي اختراقه. تحافظ طبقات القماش الداكروون على فصل صفائح المايلار، مما يمنع انتقال الحرارة بين الطبقات. هذا يضمن أن الإشعاع سيكون الطريقة السائدة لنقل الحرارة عبر الغطاء. النوافذ تمثل تسربًا كبيرًا للحرارة، لكن الرواد يحتاجونها للراحة ولأبحاثهم. هذا شيء يجب أن نصمم حوله.
أندرو هونغ، مهندس وأخصائي التحكم الحراري في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا
باستثناء نوافذه، معظم محطة الفضاء الدولية محمية من الإشعاع بواسطة طبقة العزل المتعدد (MLI). يعمل عزل الـ MLI لغرضين: يمنع الإشعاع الشمسي من الدخول ويمنع أيضًا البرودة القاسية للفضاء من اختراق هيكل المحطة المعدني.
يعمل بشكل جيد لدرجة أن محطة الفضاء الدولية تطرح على المهندسين تحديًا حراريًا جديدًا: التعامل مع ارتفاع درجات الحرارة الداخلية باستمرار داخل هذا المختبر المداري المعزول للغاية المملوء بمختلف الأدوات المنتجة للحرارة.
يُستخدم الطاقة الشمسية لتشغيل أنظمة الطيران والإلكترونيات وغيرها من أنظمة محطة الفضاء الدولية. جميعها تولد حرارة، ويجب اتخاذ إجراءات للتخلص من الفائض. المبادلات الحرارية هي الحل الأساسي. تم تصميم نظام التحكم الحراري النشط (ATCS) لإزالة الحرارة من المركبة. (المصدر: NASA)
