Obtížné chlazení ve vesmíru

Zvětšit obrázek

Blok mikroradiátorů, tmavší jsou otevřené, světlejší uzavřené a odráží více světla (Credit: NASA)

Jak můžeme něco chladit ve vesmíru? Není tam vzduch ani žádné jiné prostředí, které by odvádělo teplo. Mohlo by se zdát, že co se ve vakuu jednou zahřeje, nikdy už se neochladí. Ale není to tak. Každé těleso, které nemá teplotu absolutní nuly září. Vyzařuje elektromagnetické vlny o různých délkách podle toho, jakou teplotu má. Při teplotách, které jsou běžně v prostředí kolem nás, vysílají veškerá tělesa záření o dlouhé vlnové délce. Nejčastěji to bývá pro oko neviditelné infračervené záření. Toho využívají mnohé systémy pro noční vidění. Zaznamenají lidským okem neviditelný obraz na dlouhých vlnových délkách a zobrazí ho ve viditelné formě na displeji. A právě odevzdání tepelné energie ve formě záření je jediný možný způsob jak něco ve vesmíru ochladit. Vědci přišli na to, jak ovlivnit množství tepla přijímaného a odevzdávaného kosmickou lodí pomocí mikro-elektro-mechanických zařízení (takzvané MEMS) tvořících "kůži" vesmírného plavidla.




Mikroradiátory

Zvětšit obrázek

Detail lamel mikroradiátoru (Credit: NASA)

Radiátor máme spojený především s topení. Ale mikroradiátor na kosmické sondě bude umět zahřívat i ochlazovat. Mikroradiátor se skládá z mnoha lamel podobných žaluziím na okně. Mohou se otevírat  a zavírat, a tím řídit, kolik světla pohltí. Základní dílek radiátoru má plochu asi 1 cm² a obsahuje 72 lamel ovládaných šesti motory, které využívají přitažlivé a odpudivé síly kladně a záporně nabitých ploch lamel. Ochranu před vesmírným prachem a kondenzací par tvoří průhledná vrstva speciálního polymeru CP-1. Díky technologii výroby jsou mikroradiátory dostatečně pevné, nejsou křehké, a nebude tedy pro jejich použití nutné zesilovat konstrukci vesmírných plavidel.

Jak mikroradiátory fungují? Otevřené lamely lépe teplo přijímají, ale i vyzařují, naopak uzavřené hůře přijímají i vyzařují. Když je jedna strana lodi natočena ke Slunci, lamely se zavřou, odráží většinu dopadajícího světla a omezují zahřívání. Na odvrácené straně mohou být buď zavřené, pokud chceme omezit ztráty tepla, nebo otevřené pokud chceme nadbytečné teplo vyzářit zpět do vesmíru.

Snadnější konstrukce sond

Sondy ST5 na oběžné dráze (Credit: NASA)

Namáhání konstrukce vesmírných plavidel tepelnou roztažností na různých částech lodi je při návrhu jedním z velkých problémů. Když sonda obíhá kolem Země, jsou její části pravidelně vystavovány střídavě nižším a vyšším teplotám, smršťují se, roztahují a vyvolávají pnutí uvitř konstrukce. Vytvářejí tak velmi nebezpečné cyklické namáhání, které může nenadále způsobit rozpad celé sondy. Mikroradiátory omezí rozdíly teplot, a tím namáhání. Bude moci stavět lehčí a bezpečnější kosmické lodi, které unesou více užitečného nákladu.

Mikroradiátory se vyzkouší na sondě Space Technology 5, která odstartuje koncem března tohoto roku. Ta je součástí projektu pro zavádění nových technologií do kosmonautiky. Je to skutečně potřeba, jelikož dnešní kosmonautika vychází z technologií vynalezených v období rozkvětu dobývání vesmíru z šedesátých a sedmdesátých let a pouze pomalu přijímají nové materiály a technologie spojující mechanická a elektronická zařízení.

Další informace
Microscopic Radiator Flying on "Skin" of a NASA Spacecraft (13. 3. 2006) - Článek popisující mikroradiátory a jejich funkci
Video (wmw 1,8 MB) zavírajících a otvírajících se lamel radiátoru
Space technology 5 - Web o sondě ST5, která ponese na zkoušku mikroradiátory do vesmíru

Autor píše weblog o vědě a technice Techblog.