Использование устройств контроля температуры и методов охлаждения, таких как принудительный воздушный поток, является формой терморегулирования. Несколько капсул и станций, запущенных НАСА, оснащены современными термоконтроллерами, но задумывались ли вы когда-нибудь, почему они необходимы для Международной космической станции?
Без теплового контроля температура на международной космической станции подскочила бы до 250 градусов по Фаренгейту на солнце и упала бы до минус 250 градусов по Фаренгейту в тени.
Какова важность наличия термоконтроля на Международной космической станции?
Системы термоконтроля Международной космической станции (МКС) уравновешивают глубокий мороз космоса и палящую жару Солнца в странном новом мире, где горячий воздух не поднимается вверх, а тепло не проходит.
Без теплового контроля температура обращенной к Солнцу стороны орбитальной космической станции достигла бы 250 градусов по Фаренгейту или 121 градус по Цельсию. Для сравнения, термометры на темной стороне упадут до минус 250 градусов по Фаренгейту или до -157 градусов по Цельсию.
К счастью для экипажа и всего оборудования станции, МКС была спроектирована и построена с учетом теплового баланса. Он оснащен системой термоконтроля, которая обеспечивает астронавтам прохладу и комфорт в их орбитальном доме. (Источник: НАСА)
Что такое многослойная изоляция (MLI)?
Изоляция является первым фактором при проектировании для контроля температуры, поскольку она удерживает тепло для нагрева и отводит для охлаждения. Тепло окружающей среды передается в воздухе на Земле в основном за счет теплопроводности или столкновений между отдельными молекулами воздуха. Тогда как конвекция - это циркуляция или объемное движение воздуха.
Вот почему вы можете утеплить свой дом, в основном, используя воздух, находящийся внутри вашей изоляции. Воздух является плохим проводником тепла, и волокна домашней изоляции, которые удерживают воздух, минимизируют конвекцию. В космосе нет воздуха для проводимости или конвекции.
Эндрю Хонг, инженер и специалист по тепловому контролю в Космическом центре Джонсона НАСА
В космической среде преобладает радиация. Объекты нагреваются, поглощая солнечный свет, и охлаждаются за счет инфракрасного излучения, невидимого невооруженным глазом.
В результате изоляция Международной космической станции не похожа на пушистый коврик из розовых волокон, который можно найти в большинстве домов на Земле. Вместо этого изоляция станции представляет собой одеяло с высокой отражающей способностью из майлара и дакрона, называемое многослойной изоляцией (или MLI).
Майлар покрыт алюминием, поэтому солнечное тепловое излучение не может пройти через него. Слои дакроновой ткани разделяют листы майлара, что предотвращает передачу тепла между слоями. Это гарантирует, что излучение будет наиболее доминирующим методом передачи тепла через одеяло. Окна — это огромная утечка тепла, но они нужны астронавтам из соображений эргономики, а также для их исследований. Это то, что мы должны проектировать вокруг.
Эндрю Хонг, инженер и специалист по тепловому контролю в Космическом центре Джонсона НАСА
За исключением окон, большая часть МКС защищена от излучения MLI. Изоляция MLI служит двойной цели: она не пропускает солнечную радиацию, а также предотвращает проникновение сурового холода космоса в металлическую обшивку станции.
Он работает настолько хорошо, что МКС ставит перед инженерами новую тепловую задачу: иметь дело с постоянно повышающимися внутренними температурами внутри этой сверхизолированной орбитальной лаборатории, заполненной различными приборами, производящими тепло.
Солнечная энергия используется для питания авионики, электроники и других систем МКС. Все они выделяют тепло, и нужно что-то делать, чтобы устранить избыток. Теплообменники являются самым простым решением. Система активного теплового контроля, или сокращенно ATCS, была разработана для отвода тепла от космического корабля. (Источник: НАСА)