Könnten IR-Weltraumteleskope und andere sehr kalte Geräte Zeeman-Verlangsamer in naher Zukunft effektiv nutzen?

Infrarotteleskope müssen sehr kalt sein (oft unter 10 K), um effektiv zu sein. Also ein paar andere verschiedene Dinge, einschließlich Supraleiter, wenn wir sie jemals im Weltraum verwenden, zB für Massenantriebe oder Strahlungsabschirmung. Wenn es auf den Markt kommt, wird JWST über ein vierstufiges Kühlsystem mit 500 W bis 550 W verfügen, das es schafft, bei 6,2 K mickrige 76 mW abzuleiten – ungefähr ein Verhältnis von 7000 zu 1 Eingangsleistung zu nützlicher Kühllast. Allerdings ist der Zeeman langsamerscheint dafür wie geschaffen, da es nur mit Strahlungswärme kühlt, auf den erforderlichen Temperaturbereich herunterkühlen kann und bereits manchmal anstelle des gleichen grundlegenden Kühldesigns (Joule-Thomson usw.) in erdgebundenen Labors verwendet wird, wo es gibt Konvektion und Wärmeleitung, um die zusätzliche Wärme effizienter abzuführen als allein durch Strahlung. Gibt es angesichts dessen irgendwelche Hindernisse dafür, dass Zeeman-Verlangsamer in naher Zukunft ernsthaft für das Design von Missionen mit kalten Instrumenten in Betracht gezogen werden?

(Dies ist eine fokussiertere Version einer ähnlichen Frage, die ich kürzlich gestellt habe, zur allgemeinen Systemkühlung .)

Antworten (1)

Um aus meinem Kommentar eine Antwort zu machen:

Dieses Papier spricht von einem Fluss von etwa 20 Milliarden Cäsiumatomen pro Sekunde und charakterisiert dies als "hohen Fluss". Nehmen wir das mal als Beispiel...

20*10 9 Atome/s, gekühlt, sagen wir 273 Kelvin (von 0°C auf 0K), bei 32,2 J/(mol K) ist ein Wärmestrom von...

29*10 -6 mW.

Mit anderen Worten: nicht einmal ein Teil von einer Million im Vergleich zum JWST-Kühlsystem , und das bei extremen Annahmen bezüglich der Temperatur dessen, was dieses System kühlt.

Also vergiss es einfach... der Wärmestrom ist viel zu klein.

Das ist eine faire Rechnung, obwohl angesichts der Tatsache, dass das Papier vor 17 Jahren auf dem neuesten Stand war und langsamere nur etwa 30 Jahre alt sind, schwer zu sagen ist, wie viel Fortschritt seitdem gemacht wurde. Ich würde mich auch über eine Antwort freuen, die erklärt, warum überhaupt langsamer verwendet werden, wenn ihr Wärmefluss im Vergleich zu herkömmlichen Kühlsystemen so sehr gering ist, als Plausibilitätsprüfung.
@NathanTuggy Nun, die allgemeine Antwort auf die Frage "Warum wird etwas so äußerst Ineffizientes anstelle anderer ähnlicher Systeme verwendet?" ist immer "Weil das extrem ineffiziente System etwas Besonderes tut, was die anderen Systeme nicht tun", also für eine bestimmte Anwendung effizient ist . Ich glaube Zeeman-Kühler werden verwendet, weil sie Temperaturen zulassen, die mit anderen Kühlern nicht erreichbar sind.
Das klingt plausibel, aber angesichts der erheblichen Temperaturüberschneidung zwischen konventioneller Kühlung und Zeeman-Slowern kann das nicht sein, sonst würden die Slower wie die meisten Laserkühlsysteme nur für die letzten paar Grad eingesetzt. Das verlinkte Papier scheint mit Temperaturen um 70-100 K zu beginnen, was weit über dem Minimum liegt, das die Systeme des JWST erreichen.
@NathanTuggy Ich weiß nicht, warum das so wichtig für Sie ist, aber lassen Sie mich Ihnen versichern: Nein, Sie haben – aller Wahrscheinlichkeit nach – keine coole Innovation in der Kühlung von Raumfahrzeugen gefunden, die die NASA und alle anderen zufällig übersehen haben. Lassen Sie es einfach fallen ... oder rufen Sie die nächste physikalische Universitätsinstitution an und fragen Sie sie nach den praktischen Details über Zeeman-Verlangsamer, anstatt auf SE zu gehen und zu erwarten, dass die Leute diese Informationen für Sie besorgen.
Es ist mir wichtig, weil ich wissen möchte, warum es nicht funktioniert. Eine Antwort, die lautet „Nun, aus Gründen, die zweifellos gut und ausreichend sind“, ist nicht gut für SE und überhaupt nicht für den Kindergarten. Und der Sinn von SE besteht darin, dass nicht jeder mit der gleichen Frage (vermutlich wir alle vier) unabhängig voneinander die gleichen schwierigen, langwierigen und / oder teuren Recherchen durchführen muss, um die Antwort zu finden. Wenn Sie wirklich denken, dass dies eine sinnlose Frage ist, fahren Sie fort und stimmen Sie ab. Sonst hat vielleicht jemand anderes die Insider-Scoop.
Aus dem oben genannten Grund: dass sie nicht genügend Wärmestrom liefern ... es sei denn, Zeeman-Langsamer sind in den letzten drei Jahrzehnten 20 Millionen Mal effizienter geworden und benötigen gleichzeitig weniger als 500 W. Welche weitere Antwort auf die Frage brauchen Sie?
Und noch einmal, das wäre vernünftig, außer dass es nicht mit anderen Tatsachen übereinstimmt, also kann das nicht die ganze Geschichte sein, und es gibt eindeutig mehr, was wichtig ist. Entweder ist das nur der Wärmefluss , um in den Millikelvin-Bereich zu gelangen , wobei der Fluss bei höheren Temperaturen viel höher ist, oder es passiert etwas anderes.
Könnten IR-Weltraumteleskope und andere sehr kalte Geräte Zeeman-Verlangsamer in naher Zukunft effektiv nutzen?
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