Die Verwendung von Temperaturüberwachungsgeräten und Kühlmethoden, wie z. B. Zwangsbelüftung, ist eine Form der thermischen Kontrolle. Mehrere von der NASA gestartete Pods und Stationen sind mit hochmodernen thermischen Kontrollen ausgestattet, aber haben Sie sich jemals gefragt, warum diese für die Internationale Raumstation unerlässlich sind?
Ohne thermische Kontrolle würde die Temperatur der Internationalen Raumstation in der Sonne auf 250 Grad Fahrenheit ansteigen und im Schatten auf minus 250 Grad Fahrenheit absinken.
Wie wichtig ist es, thermische Kontrollen auf der Internationalen Raumstation zu haben?
Die thermischen Kontrollsysteme der Internationalen Raumstation (ISS) gleichen die tiefe Kälte des Weltraums und die lodernde Hitze der Sonne in einer seltsamen neuen Welt aus, in der heiße Luft nicht aufsteigt und Wärme nicht leitet.
Ohne thermische Kontrollen würde die Temperatur der der Sonne zugewandten Seite der umlaufenden Raumstation 250 Grad Fahrenheit oder 121 Grad Celsius erreichen. Im Vergleich dazu würden Thermometer auf der dunklen Seite auf minus 250 Grad Fahrenheit oder -157 Grad Celsius fallen.
Zum Glück für die Besatzung und die gesamte Hardware der Station wurde die ISS mit thermischem Gleichgewicht entworfen und gebaut. Es ist mit einem thermischen Kontrollsystem ausgestattet, das die Astronauten in ihrem Zuhause im Orbit kühl und komfortabel hält. (Quelle: NASA)
Was ist die Mehrschichtdämmung (MLI)?
Die Isolierung ist die erste Designüberlegung für die Wärmekontrolle, da sie die Wärme für Wärme drinnen und für Kühlung draußen hält. Umweltwärme wird in der Luft auf der Erde hauptsächlich durch Leitung oder die Kollisionen zwischen einzelnen Luftmolekülen übertragen. Während Konvektion die Zirkulation oder Massenbewegung von Luft ist.
Aus diesem Grund können Sie Ihr Haus im Wesentlichen mit der in Ihrer Isolierung eingeschlossenen Luft isolieren. Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, und die Fasern der Hausisolierung, die die Luft halten, minimieren immer noch die Konvektion. Im Weltraum gibt es keine Luft für Leitung oder Konvektion.
Andrew Hong, Ingenieur und Thermal Control Specialist am Johnson Space Center der NASA
Die Umgebung im Weltraum wird von Strahlung dominiert. Objekte erwärmen sich, indem sie Sonnenlicht absorbieren, und kühlen durch Infrarotenergie ab, die für das bloße Auge unsichtbar ist.
Infolgedessen ähnelt die Isolierung für die Internationale Raumstation nicht der flauschigen Matte aus rosa Fasern, die in den meisten Häusern auf der Erde zu finden ist. Stattdessen besteht die Isolierung der Station aus einer hochreflektierenden Decke aus Mylar und Dacron, die als Multi-Layer Insulation (oder MLI) bezeichnet wird.
Das Mylar ist aluminisiert, damit die thermische Sonnenstrahlung nicht durchdringen kann. Schichten aus Dacron-Gewebe halten die Mylar-Blätter getrennt, wodurch verhindert wird, dass Wärme zwischen den Schichten geleitet wird. Dadurch wird sichergestellt, dass Strahlung die dominierende Wärmeübertragungsmethode durch die Decke ist. Fenster sind ein enormes Wärmeleck, aber Astronauten brauchen sie für die Ergonomie und auch für ihre Forschung. Es ist etwas, um das wir herum entwerfen müssen.
Andrew Hong, Ingenieur und Thermal Control Specialist am Johnson Space Center der NASA
Abgesehen von den Fenstern ist der größte Teil der ISS durch das MLI vor Strahlung abgeschirmt. Die MLI-Isolierung dient einem doppelten Zweck: Sie hält die Sonnenstrahlung fern und verhindert gleichzeitig, dass die raue Kälte des Weltraums in die Metallhülle der Station eindringt.
Es funktioniert so gut, dass die ISS die Ingenieure vor eine neue thermische Herausforderung stellt: den Umgang mit den ständig steigenden Innentemperaturen in diesem superisolierten, umlaufenden Labor, das mit verschiedenen wärmeerzeugenden Instrumenten vollgestopft ist.
Solarenergie wird verwendet, um die Avionik, Elektronik und andere Systeme der ISS mit Strom zu versorgen. Sie alle erzeugen Wärme, und es muss etwas unternommen werden, um den Überschuss zu beseitigen. Wärmetauscher sind die einfachste Lösung. Das Active Thermal Control System, kurz ATCS, wurde entwickelt, um Wärme aus dem Raumschiff abzuführen. (Quelle: NASA)