Wie funktionieren Raumdecken (Wärmedecken)?

Auf der Erde dienen Decken hauptsächlich dazu, Temperaturänderungen / Wärmeübertragung zu puffern, die durch Konvektion auftreten würden (z. B. fängt eine Decke Luft in Ihrer Nähe ein, damit sie nach Erwärmung durch Ihren Körper nicht einfach weggeblasen und durch kühlere Luft ersetzt wird). Wärmeleitung (z. B. wenn Sie auf Eis liegen, verlangsamt eine Decke zwischen Ihnen und dem Eis mit schlechter Wärmeleitfähigkeit die Rate der konduktiven Wärmeübertragung).

Im Fall eines freischwebenden Raumfahrzeugs im Vakuum des Weltraums existieren keine Konvektion und keine Wärmeleitung, und die Temperatur- / Wärmeübertragung wird von der einfallenden Strahlung ( von der Sonne) und der ausgehenden Strahlung (radiative Schwarzkörperkühlung vom Raumfahrzeug) dominiert , wenn ich diesen Begriff richtig verwende). (Um klar zu sein, gibt es im Raum zwischen Objekten, die in physischem Kontakt stehen, Wärmeleitung, aber ich spreche für den Zweck dieser Frage von der Wärmeübertragung durch die Oberfläche frei schwebender Objekte).

Wie sind Raumdecken zur Abschirmung von Strahlung ausgelegt? In der einfachsten Form stelle ich mir eine Raumdecke als ein dünnes Material vor, das durch eine dünne Vakuumschicht von der Raumfahrzeughaut getrennt ist, dh es würde nur über Strahlung Wärme mit der Außenumgebung und mit dem Raumfahrzeug austauschen, und so wäre das Ziel darin bestehen, die von dem Raumfahrzeug aufgenommene und in Richtung des Raumfahrzeugs emittierte Strahlung zu minimieren. Haben Raumdeckenmaterialien einfach nur eine schlechte Fähigkeit, Strahlungswärme zu absorbieren und abzugeben, dh sie sind superreflektierend? Oder gibt es mehr Faktoren, die in ihr Design einfließen?

Warum sollte es im Vakuum keine Leitung geben?
Wärme könnte durch Leitung in Satelliten im Weltraum übertragen werden.
@fred_dot_u Leitung existiert nicht in einem Vakuum, weil es nichts gibt, was Wärme leiten könnte. Wärmeleitung ist die Übertragung von Wärme innerhalb eines Materials oder durch unmittelbaren Kontakt. Wenn Sie etwas berühren, funktioniert die Leitung; Wenn Sie etwas nicht direkt berühren, aber (zum Beispiel) Luft zwischen Ihnen ist, wird diese Luft etwas geleitet, aber wenn Sie überhaupt nichts berühren, gibt es nichts, was Wärme zu Ihnen leiten könnte.
Die pauschale Aussage „... und Leitung existieren nicht“ ist mehrdeutig und an der Oberfläche falsch. Wärmeleitung liegt im Vakuum vor, wenn zwei Objekte mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften miteinander in Kontakt sind.
Richtig - ich war mehrdeutig in meiner Formulierung. Meine Frage bezieht sich auf die Wärmeübertragung in und aus einem frei schwebenden Objekt im Weltraum, das in physischem Kontakt mit keinen anderen Objekten steht. In diesem Fall spielt die Wärmeleitung keine Rolle, da Wärme durch ein Vakuum nicht geleitet wird. Habe die Frage leicht bearbeitet, um zu verdeutlichen, was ich meinte - Entschuldigung für die Verwirrung!
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Antworten (2)

Zusätzlich zu dem, was @PearsonArtPhoto über das Reflexionsvermögen gesagt hat, spielt die große Anzahl von Schichten eine wichtige Rolle bei der effektiven Strahlungsisolierung.

Um etwas zu stark zu vereinfachen, hilft neben der reinen Reflexion die Absorption und Rückstrahlung von Wärme in hohem Maße. Im Allgemeinen tritt eine große Menge an Wärmeenergie von einer Seite ein. Diese Energie erwärmt die erste Schicht, die entsprechend ihrer eigenen Temperatur selbst Wärme abstrahlt, aber mehr oder weniger gleichmäßig in beide Richtungen, wodurch die Wärmemenge, die zur kalten Seite geht, halbiert wird. Wiederholen Sie dies über 40 Schichten, und es summiert sich erheblich. Fügen Sie dies noch zusätzlich zum Reflexionsvermögen der einzelnen Schichten hinzu, und Sie haben eine bemerkenswert effektive Isolierung.

Sie sind in der Regel eine Kombination aus einem hochreflektierenden Material, normalerweise aluminisiertem Mylar, mit einem dünnen Netz zwischen den Schichten. Das Ziel besteht darin, so viel Licht wie möglich zu reflektieren (insbesondere jene Wellenlängen, die von Objekten mit menschlicher Körpertemperatur emittiert werden) und den direkten Kontakt zwischen den Elementen auf ein Minimum zu beschränken. Wikipedia hat ein großartiges Bild, das unten gezeigt wird.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

@oldtechaa was könnte expliziter sein als "so viel Licht wie möglich reflektieren"? Alle abgestrahlte thermische Energie sind Photonen.
Das macht Sinn! Dies mag eine gesonderte Frage rechtfertigen, aber wenn Reflektivität und minimaler Kontakt die beiden zentralen Ziele sind, warum ist die Außenseite der Sojus-Thermodecke dann schwarz und nicht silbern? Warum sind nicht alle Raumfahrzeuge glänzend und stark reflektierend?
@CarlWitthoft, das ist ein fairer Punkt. Viele Menschen, die mit dem Thema nicht vertraut sind, würden Licht jedoch nur als sichtbares Licht betrachten, sodass eine Klärung ihnen helfen könnte.
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