Was ist falsch an dieser Temperatur-im-Raum-Berechnung?

Ich versuche, die stationäre Temperatur eines Körpers im Weltraum zu berechnen, aber meine Zahlen sind viel zu klein. Zum Beispiel erhalte ich für einen 1-Meter-Würfel eine Temperatur von 194 K (oder -81 C). Ich hoffe, jemand kann erkennen, wo ich falsch liege.

Ich arbeite mit den Gleichungen hier , die auf der Energieintensität (W/m^2) an der Oberfläche basieren. Das angegebene Beispiel geht davon aus, dass die Sonneneinstrahlung des Raumfahrzeugs über seine gesamte Oberfläche gleichmäßig ist. Ich kann diese Annahme nicht treffen, also gehe ich davon aus, dass die Sonne nur eine Seite des Würfels beleuchtet, dh 1 m ^ 2 Fläche. Ich verwende auch die genauere Zahl von 1361 W / m ^ 2 für die Sonnenintensität, sodass dies eine Sonneneinstrahlung von 1361 W ergibt. Wie im Beispiel gehe ich von einem Absorptionsvermögen von 0,3 aus, also multiplizieren wir das mit 13,61 MW, um 408,3 W absorbierte Energie zu erhalten.

Hier greife ich vielleicht etwas ein: Um die angegebene Formel zu verwenden, benötige ich Energiezufuhr pro Flächeneinheit. Also teile ich einfach diese absorbierte Sonnenenergie durch die Gesamtoberfläche des Würfels, 6 m^2, um Q_in = 68,05 W/m^2 zu erhalten. Das ist deutlich weniger als die 300 W/m^2 im Beispiel. Aber es erscheint nicht vernünftig zu erwarten, dass die Sonne aus allen Richtungen auf das Fahrzeug scheint, oder?

Wie auch immer, sobald ich Q_in habe, setze ich es einfach in die Formel ein (mit einem Epsilon von 0,85), und 194 K springt heraus, was zu kalt erscheint.

Also, wo bin ich falsch gelaufen?

Fun Fact: Die Erde wäre ohne den Treibhauseffekt zugefroren (und wenn sie perfekt leitfähig wäre). Beachten Sie, dass Ihr Faktor von 6 für einen Würfel zu einem Faktor von 4 für eine Kugel wird, sodass ein Würfel kälter ist.
Joe, viele Raumfahrzeuge haben elektrische Heizungen an Bord, die die interne Elektronik, Kraftstofftanks, Sender usw. auf einer gewünschten Temperatur halten (häufig ~ 0-20 C, je nachdem, was geheizt wird). Einige Instrumente, wie Fluxgate-Magnetometer, haben ihre eigenen Heizungen, da die Reaktion des Instruments temperaturabhängig ist.

Antworten (1)

Das machst du gut. Sie haben Recht, wenn Sie sagen, dass die Sonne nur auf eine Seite des Raumfahrzeugs scheint, was die Seite, auf die Sie verlinken, verfehlt. Eine Vergrößerung der Strahlungsfläche um den Faktor sechs verringert die Temperatur um einen Faktor 6 4 ≈ 1.565 Ihre teilen 285 von 6 4 und multipliziert mit 1.36 4 (um Ihren genaueren Einstrahlungswert zu korrigieren) gibt 196.6 Warum denkst du, dass du falsch liegst? In Wirklichkeit haben die meisten Raumfahrzeuge Sonnenkollektoren, um mehr Energie einzufangen als der Körper. Die elektrische Verlustleistung hält das Raumfahrzeug viel wärmer.

Auf dieser Seite betrachten sie übrigens die aus dem Weltraum abgestrahlte Energie 3 K zum Raumschiff. Obwohl es richtig ist, ist es wirklich vernachlässigbar und verkompliziert die Gleichungen.

Danke schön. Ich dachte, ich hätte mich geirrt , nur weil das Ergebnis so viel kälter war als andere Antworten, die ich gesehen hatte, wie z .stackexchange.com/questions/10449 (-15C). Aber Ihre Physik ist viel stärker als meine; Wenn Ihnen meine Analyse richtig erscheint, bin ich sehr ermutigt.
Der erste, auf den Sie verlinken, ignoriert die Tatsache, dass nur die Hälfte des Körpers Sonnenlicht ausgesetzt ist, und verwendet Ihr Absorptionsvermögen von 0,3 nicht. Das zweite unterscheidet sich nicht so sehr von dem, was Sie haben. Der dritte gibt keine Begründung für die Zahl.
Was ist falsch an dieser Temperatur-im-Raum-Berechnung?
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