Ohne Zahlen für "massive Wärmemengen" oder genauere Angaben zur Größe und anderen Details Ihres Schiffes ist meiner Meinung nach das Beste, worauf Sie hoffen können, einen Überblick über die Grundlagen zu erhalten.

Wärme fließt von höheren Konzentrationen zu niedrigeren Konzentrationen. Wenn Sie Kälte verwenden, um Wärme von niedrig nach hoch zu bewegen, ist dies nie 100% effizient und erzeugt mehr Gesamtwärme. Wärmeübertragung hat 3 Hauptmethoden, um Wärme zu bewegen.

Leitung

Wärme bewegt sich zwischen Materialien, die miteinander in Kontakt kommen.

ΔQ̇ = -k A ΔT/ΔX

Die Wärmeübertragungsrate ΔQ̇ ist abhängig von k der Wärmeleitfähigkeit des Materials, A Kontaktfläche, ΔT Temperaturunterschied zwischen den Materialien und ΔX, wie weit die Temperaturbezugspunkte voneinander entfernt sind.

Dies wird intern im Schiff verwendet, um Wärme zu bewegen, aber im Weltraum mit einem Vakuum außerhalb gibt es keinen Kontakt mit anderen Materialien, so dass es hier nicht hilft, das Schiff als Ganzes zu kühlen.

Konvektion

Ein Sonderfall der Wärmeleitung, bei dem Wärme auf eine Flüssigkeit (Flüssigkeit oder Gas) in Kontakt mit Ihrer Wärmequelle (denken Sie an Atmosphären oder Unterwasser) übertragen wird, ist dies viel komplizierter, da sich die Flüssigkeit oft bewegt und wenn nicht, wird die Wärme mehr Bewegung verursachen Wärme als einfache Leitung.

Wieder nicht anwendbar außerhalb des Schiffes im Weltraum, da es keine Flüssigkeit gibt, mit der man in Kontakt kommen kann.

Strahlung

Dies ist diejenige, die am besten in Weltraumanwendungen anwendbar ist. Wenn etwas heiß ist, sendet es Wärmestrahlung aus, die manchmal sichtbar ist, wenn die Objekte heiß genug sind, aber sie tritt auch im nicht sichtbaren Spektrum auf.

Q = εσT⁴

ε ist der Emissionsgrad des Materials mit einem Maximalwert von 1, dieser kann durch Materialauswahl und die Verwendung von Beschichtungen (z. B. Farbe) verbessert werden

σ ist die Stefan-Boltzmann-Konstante

und T ist die Temperatur.

Die praktischste Art und Weise, wie dies in Raumfahrzeugen verwendet wird, besteht darin, Kältetechniken zu verwenden, um Wärme zu bewegen, sie zu konzentrieren und bestimmte Teile Ihres Schiffes heiß zu machen, um die als Strahlung abgegebene Wärmemenge zu erhöhen (die abgegebene Wärme steigt mit der 4. Potenz, also heißer gleich). viel mehr Wärme übertragen). Die Radiatorwärmequellen müssen so platziert werden, dass die Oberfläche vom Schiff weg gerichtet ist, damit die Strahlung, die den heißen Bereich verlässt, nicht von anderen Teilen des Schiffes absorbiert wird. Dies geschieht normalerweise mit großen externen Kühlerlamellen (die in tatsächlichen Raumfahrzeugen oft mit Sonnenkollektoren verwechselt werden). Ihr Schiff wird also mit großen Kühlrippen an der Außenseite stachelig sein.

Alternative Methoden

• Eine passive Kühlmethode, die Strahlung verwendet, besteht darin, die von der Sonnenstrahlung einfallende Wärme durch Schattierung oder Reflexion zu reduzieren (die meisten Raumschiffe sind weiß, um die Wärme zu reflektieren). Dies hilft nicht bei der im Fahrzeug erzeugten Wärme, reduziert jedoch die vorhandene Gesamtwärme.
• Massentransfer - Auch hier werden interne Wärmeübertragungssysteme und Kühlung verwendet, um bestimmte Bereiche oder Gegenstände selektiv zu erhitzen und diese Masse dann von Ihrem Schiff abzuwerfen. Der Wärmeverlust ist Q = m CT; m, Masse, C, spezifische Wärme und T Temperatur. Und vergessen Sie nicht, die Energie aus Phasenwechseln zu gewinnen, also sind geschmolzenes Eisen oder Dampf hier gute Kandidaten. Es ist keine langfristige Strategie, da Sie durch ein begrenztes System Masse verlieren und schließlich das Material zum Auswerfen ausgeht.
• Wärmespeicherung. Interne Speicher zum Aufheizen unter Last nutzen oder alternativ vorgekühltes Kühlkörpermaterial zur Aufnahme der entstehenden Wärme vorhalten. Diese stellen keine Nettoquelle für die Wärmeableitung dar, könnten aber einen vorübergehenden Pufferspeicher für überschüssige Wärme darstellen, die später mithilfe von Heizkörpern ausgestoßen oder am örtlichen Handelsposten oder Mutterschiff ausgetauscht werden kann.
• Eine interessante Semi-Future-Technologie mit Anwendung in diesem Bereich sind thermische Supraleiter (derzeit nur durch flüssiges Helium bei sehr niedrigen Temperaturen gezeigt), sie übertragen Wärme sehr schnell durch sich selbst. Wenden Sie Wärme an einem Ende an und das Ganze erwärmt sich nicht nur am Ende in der Nähe der Hitze. Es würde einige verbesserte Konstruktionen beim internen Wärmemanagement ermöglichen.
• Das Wichtigste ist der effektive Einsatz von Wärmeisolatoren und Schiffsdesign, um zu verhindern, dass Wärme dorthin gelangt, wo Sie sie nicht haben möchten. Ihr Fusionsreaktor und andere Schiffssysteme funktionieren möglicherweise bei mehreren hundert Grad einwandfrei, aber Menschen oder andere kritische Systeme funktionieren unter diesen Bedingungen möglicherweise nicht gut. Das Vakuum des Weltraums ist gut zum Isolieren, wie wir gesehen haben, ist es wahrscheinlich ein Muss, den Mannschaftsraum physisch vom Hochenergie-Fusionsreaktor zu trennen.

Thermodynamische Grundlagen

Die Grundgesetze der Thermodynamik besagen:

• Die Gesamtenergie in jedem isolierten System ist konstant.
• Die gebundene thermische Energie (Enthropie) wird in isolierten Systemen zunehmen
• Thermische Energie kann als Bewegung von Partikeln angesehen werden und ist somit als durchschnittliche kinetische Energie von Partikeln in einem Fluid (dh einem Medium im flüssigen oder gasförmigen Zustand) zu sehen.
• Der Temperaturfluss folgt immer der gleichen Richtung wie der Temperaturgradient zwischen zwei Objekten:$\Delta \Delta \text T = \nabla \text T$
  • aus diesem Grund fließt es nur von heiß nach kalt und die treibende Kraft für jeden Temperaturaustausch ist die Temperaturdifferenz,$\Delta \text T$.
  • Wärmeenergie wird mit berechnet$\text Q = \text {mc} \Delta \text T$, Q ist die Energie, m die Masse des Objekts, ca Materialkonstante und$\Delta \text T$ist entweder die Temperatur, mit der wir die Objekttemperatur erhöht haben (dann ist Q die Energie, die wir ihm "gegeben" haben) oder die Differenz zum absoluten Wert 0 (dann ist Q die gesamte Wärmeenergie).
• Kraft kann einen Temperaturunterschied erzeugen durch:
  • Anwendung von Reibung auf einen Teil des Systems oder
  • Transport eines Mediums mit einer Temperatur von einem Punkt des Gesamtsystems zu einem anderen
  • Flüssigkeiten können ihren Zustand, ihre Dichte, ihr Volumen und ihre Temperatur ändern, für die Frage nach einem Gas gilt die Gasformel :$\text {p V} = \text {n R T}$- Druck , mal V olumen ist Anzahl der Gasmoleküle mal Gaskonstante R mal T emperatur

Teillösung: Umverteilung im Schiff

Im Inneren des Schiffes haben wir ein paar Probleme, die wir von der Erde gewohnt sind: Wir haben eine Anordnung von Wärmequellen, die gekühlt werden müssen (Maschinen, Elektronik, menschliche Körper), und ein gasförmiges Medium dazwischen.

Hier bietet sich eine Wärmepumpe an: Aufgrund der obigen Gasformel können wir eine bestimmte Gasmenge unter Druck setzen und ihre Temperatur erhöhen oder ihren Druck verringern, um sie zu senken. Damit können wir die Wärmeübertragung von einigen Punkten zu anderen erheblich unterstützen, insbesondere von innerhalb der Station nach außen auf Heizkörpern, wodurch das Erreichen des Gleichgewichts beschleunigt wird. Besser noch, die Maschine kann weiterhin die gesamte überschüssige Wärme nach außerhalb der Station drücken, insbesondere zu den Heizkörpern – wo unser Problem beginnt.

Problemanalyse: Raum

Das Hauptproblem bei der Raumkühlung ist, dass sich der Raum in der Nähe des Vakuums befindet. Nahezu Vakuum bedeutet, dass wenig bis gar kein Material (Medium) an der Wärmeübertragung beteiligt ist, zumindest nicht ohne einen Masseverlust des Schiffes.

Im Durchschnitt gibt es eine Dichte zwischen 0,1 Atomen pro Kubikzentimeter und 1000 Atomen im gleichen Volumen, während die kosmische Hintergrundtemperatur etwa 3 Kelvin beträgt. Das ist einerseits gut (großer Temperaturgradient, also möglicherweise großer Durchfluss), andererseits schlecht (wenig bis kein Material, das die Wärme abführen könnte).

Ja, der Weltraum ist höllisch kalt und Sie können ein Objekt tieffrieren, indem Sie es einfach aus der Luftschleuse schieben, aber es ist wirklich sehr schwierig, Ihr Schiff mit grundlegendem Wärmeaustausch über Konvektion abzukühlen. Dennoch gibt es Wege, die wir gehen könnten, hauptsächlich Strahlung.

Lösung 1: EM-Strahlung / Licht

Erhitzen Sie Objekte ausreichend (im Allgemeinen über 798 K = 525 °C = 977 °F), beginnen sie zu glühen und geben Wärmestrahlung ab. Mit anderen Worten: Sie leuchten. In diesem Zustand leiten sie zusätzlich zur Konvektion zuvor Wärmeenergie in Form von EM-Wellen (die Licht sind) ab (Erwärmung von hartnäckigen Luftpartikeln und Abgabe von Wärmeenergie).

Da die Konvektion aufgrund des oben erwähnten Mangels an anderem Medium stark behindert wird, könnte das Schiff Materialien mit einer sehr hohen Wärmekapazität in der Nähe von Materialien verwenden, die einen sehr guten Glüheffekt haben, um einen Großteil der Wärme in Form von thermischer EM-Strahlung abzuführen außerhalb des Bahnhofs. Als (nicht berechnetes) Beispiel könnten Rohre verwendet werden, die mit flüssigem Metall gefüllt sind (Lithium springt in den Sinn) bei einer Temperatur, die die Rohre rot bis gelb glühen lässt. Es ist bei weitem nicht der effizienteste Weg, aber es ist zumindest ein Weg, die Hitze loszuwerden.

Lösung 2: Auswurf von (erhitzter) Masse

Strahlung ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, dem System etwas Wärmeenergie zu entziehen. Wir haben festgestellt, dass wir mit Wärmepumpen Wärme innerhalb der Station transportieren können. Im Notfall könnte der Wärmestrom in ein unwesentliches Modul umgeleitet werden, um es so weit wie möglich aufzuheizen, und dann einfach das gesamte Modul fallen lassen. Dadurch wird die nun in diesem Modul gespeicherte thermische Energie vom Rest der Station getrennt. Aber das wäre ein extremer Weg.

Anstatt ganze, überhitzte Module zu verwerfen, könnte man besser ein Niedertemperaturgas (wie flüssigen Stickstoff oder Wasserstoff) einschiffen, es mit den Wärmepumpenzyklen aufheizen und dann das Gas einfach aus den Öffnungen in den Weltraum ablassen. Es hat sich aufgrund dieses Prozesses größtenteils verbraucht (Gasformel, erinnerst du dich?) und wird mit hoher Geschwindigkeit aus den Öffnungen ausgestoßen: Die Restwärme in der Station kann Teil des Reaktionskontroll-/Stabilitätsverbesserungssystems werden, um die Station dort zu halten, wo sie ist sollte sein. Oder es wird als Vorstufe für die Motoren eines Raumschiffs verwendet, um einen Teil der Wärmeenergie durch das Antriebssystem des Schiffes loszuwerden, während es die Treibstoffe dafür vorbereitet (vorwärmt).

Während ein solches System sicherlich hilfreich als Antriebshilfe oder Notwärmeentlastung ist (einfach einen überhitzten Abschnitt entlüften, dann die Atmosphäre wieder herstellen), kann es nicht die einzige Methode sein, um das Schiff kühl zu halten.

Ich schreibe hauptsächlich wegen diesem Teil in einem Kommentar: Es scheint immer ironisch, dass Kühlung ein Problem im Weltraum ist ...

Andere Antworten haben dem Stefan-Boltzmann-Gesetz nicht genug Aufmerksamkeit geschenkt:

Welche praktischen Auswirkungen hat dieses Gesetz eigentlich? Für einen Schwarzkörperstrahler bei gegebener Temperatur beträgt der Wärmeverlust durch Strahlung:

• 6000 K - ist ein Energiefluss von 73 MW/m ² (Photosphäre der Sonne)
• 2000K - ist Energiefluss 900kW/m ²
• 1000K - ist ein Energiefluss von 56,7kW/m ²

oder für uns üblichere Temperaturen:

• 300 K - das sind 460 W/ ^m²
• 250 K – es sind 221 W/m ² , Kühlmittel (Ammoniak) auf der ISS-Station
• 200 K – es sind 91 W/m ² , niedrigstmöglich für ISS, bevor das Kühlmittel beginnt, das System zu verstopfen

Vakuum ist kein guter Isolator, aber aufgrund der Temperaturen, in denen wir leben und arbeiten, scheint es so zu sein. Vakuum hat keine Konvektion und Leitung, die beide wichtige Wärmeübertragungsmodi bei Raumtemperatur sind. Aber bei hoher Temperatur wird die Strahlungsübertragung viel stärker. Das oben aufgeführte 1000K-Objekt gibt so viel Wärme pro Fläche ab wie ein Gasgrill bei voller Leistung. Im Zusammenhang mit Hochtemperaturobjekten und im Weltraum, wo Strahlungswärmeübertragung der dominierende Modus ist, ist Vakuum überhaupt kein Isolator.

Frage von OP

Intelligente Designentscheidungen werden Ihr Wärmeübertragungsproblem lösen, und Kohlenstoffnanoröhren (CNT) sind das Material der Zukunft, mit dem Sie diese lösen können.

Das Problem beim „Feuerwerk mit daraufgeschnallten Personen“ ist die Unvereinbarkeit von für Menschen akzeptablen und für Maschinen akzeptablen Temperaturen. Also trenne sie. Trennen Sie das Wohnvolumen von den Energieerzeugungseinheiten (Reaktor, Motoren).

Indem Sie sie trennen, müssen Sie zwei verschiedene Probleme lösen - Wärmeableitung vom Wohnvolumen (wo wir alle Komponenten haben, die nicht vom Menschen getrennt werden können oder die ähnliche Temperaturanforderungen wie Menschen haben), wobei 300 K die Norm sind; und Wärmeableitung vom Reaktormotor, wo 2000 K eine vollkommen normale Temperatur sein können.

Menschliche Quartiere

Die Gestaltung dieses Abschnitts hängt von der Schiffsgröße, vom persönlichen Bedarf an Volumen pro Person und Energieverbrauch pro Person ab.

Ein Beispiel für den Stromverbrauch pro Person ist 50 kW; Volumen pro Person 1000 m ³ (entspricht einem Haus von 400 m ² oder weniger), Oberflächentemperatur 300 K. Bei diesen Bedingungen können dann bis zu 90 Menschen in einem kugelförmigen Wohnvolumen von 54 m Durchmesser leben und benötigen nicht einmal einen Heizkörper. Mit 4,5 MW Energieverbrauch reicht die Oberfläche des Kugelmoduls aus, um all diese Energie abzugeben.

Die Kugel ist eine effiziente Form, da sie eine minimale Oberfläche pro umschlossenem Volumen hat, was weniger Baumaterialien und Masse pro Volumen bedeutet. Diese Form im Raum ist jedoch nicht so kritisch und kann ein Borg-Würfel oder eine flachere Form mit einem höheren Verhältnis von Oberfläche zu Volumen sein. Design spielt dort eine bedeutende Rolle. Anforderungen sind auch wichtig.

Motoren und Reaktor

Das Schöne an Fusionsreaktoren ist, dass sie auch Motor und Stromerzeugungseinheit sein können. Wir werden also nur über eine Einheit sprechen.

Es ist schwer, sie als harte Wissenschaft zu diskutieren, selbst wenn wir einige Erfolge mit thermonuklearen Reaktoren, Wendelstein 7-X, haben

Bilder zur Veranschaulichung von projectrho.com Magnetic Confinement

(Das zweite Bild ist ein ziemlich realistisches Design, ein Überblick über eine Schiffszusammensetzung, und ein Kühler ist so angebracht, dass wir auch davon profitieren können. Schönes allgemeines Bild eines thermonuklearen Schiffs als Ganzes)

Beachten Sie, dass die Plasmatemperatur hoch ist und Abwärme mit hoher Rate abgegeben wird. Wir müssen das Wärmeproblem für die Solenoide lösen, aber sie könnten in der Lage sein, bei hohen Temperaturen zu arbeiten, die deutlich höher sind als die 300 K eines Menschen. Wenn wir dieses gesamte Fach auf hoher Temperatur halten, können die Heizkörper eine deutlich höhere Temperatur haben und viel Energie für eine relativ kleine Oberfläche abgeben.

CNT, thermische Eigenschaften

Die Temperaturstabilität von Kohlenstoffnanoröhrchen wird auf bis zu 2800 °C im Vakuum und etwa 750 °C an Luft geschätzt.

Wenn dies zutrifft, dann können wir, da wir uns in einem Vakuum befinden, bei 2000 K arbeiten, während wir 1 MW/m ² über unsere Radiatoren emittieren.

Von allen Nanoröhren wird erwartet, dass sie sehr gute Wärmeleiter entlang der Röhre sind, wobei sie eine Eigenschaft aufweisen, die als "ballistische Leitung" bekannt ist, aber seitlich zur Röhrenachse gute Isolatoren sind. Messungen zeigen, dass ein SWNT eine Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur entlang seiner Achse von etwa 3500 W·m ^–1 ·K ^–1 hat ; vergleichen Sie dies mit Kupfer, einem für seine gute Wärmeleitfähigkeit bekannten Metall, das 385 W·m ^–1 ·K ^–1 durchlässt . Ein SWNT hat eine Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur über seine Achse (in radialer Richtung) von etwa 1,52 W·m ^–1 ·K ^–1

Das ist genau das, was wir in diesem Fall als Isolierung suchen, da sie sofort einsatzbereit ist, wenn wir die Magnetspulen aus CNT herstellen. Wir können einen leitfähigen Draht, eine Isolierung für diesen Draht und eine strukturelle Unterstützung aus demselben Material erhalten.

Ed-Anmerkung: Sie benötigen weitere Referenzen, um mich davon zu überzeugen, dass dasselbe Nanoröhrenbündel alle drei tun kann

MolbOrg: Gültige Anfrage. Allerdings mit gegebenen Faktoren wie: meine Kompetenz (Hauptgrund), Schwierigkeiten, Informationen zu finden, laufende Forschungen von CNT (SWNT, MWNT) über ihre Eigenschaften und nicht etablierte Daten über CNTs aufgrund von Problemen mit ihrer Herstellung und Messung der Eigenschaften von Einzelröhren - einwandige oder mehrwandige Nanoröhren, Menge an Informationen, die zur Klärung erforderlich sind - scheint in dieser Antwort nicht mit einiger Sicherheit festgestellt werden zu können. Nennen wir es eine Fantasie über einen thermonuklearen Motor aus reinem Kohlenstoff, was wahr sein kann oder nicht. Einige Anmerkungen finden Sie jedoch unten im Anmerkungsabschnitt ^(1).

Das zweite, was zu beachten ist, sind die Spulen und die Trennung zwischen ihnen, im Vakuum brauchen wir kein Gehäuse für das Plasma. Auf der Erde im Schwerefeld brauchen wir es für die strukturelle Integrität und zum Schutz vor elektromagnetischen Kräften und zur Isolierung von der Atmosphäre. Im Weltraum brauchen wir das meiste nicht, und schon gar nicht als lückenlose Fläche. Auf diese Weise wird die meiste Abwärme des Plasmas direkt in den Weltraum abgegeben, ohne dass Heizkörper verwendet werden müssen.

3He-D-Spiegelzelle

Es ist eine Stromerzeugungseinheit angebracht, ein magnetohydrodynamischer Generator (MHD), der Plasmaabgase und Leckagen in Elektrizität umwandelt.

Die Motoren sehen also im Grunde wie ein Geflecht aus Strukturbalken und Spulenringen aus, mit einer angebrachten Düse oder einer Stromerzeugungseinheit an beiden Enden (oder an einem der Enden, auch möglich).

Ein weiterer Schritt ist, dass dieser Motor nicht fest mit Wohnräumen verbunden sein muss. Dasselbe CNT kann verwendet werden, um robuste Kabel herzustellen (wie man es sich für Weltraumaufzüge vorstellt ), um Motoren flexibel und in erheblichem Abstand von Wohnräumen anzubringen, um ihre wärmeabgebenden Lösungen nicht zu beeinträchtigen.

... diese gewaltigen Hitzemengen in meinem Raumschiff loswerden?

Die Antwort lautet: Lassen Sie diese enormen Wärmemengen nicht in Ihrem Raumschiff entstehen und nutzen Sie die hervorragenden Wärmeübertragungseigenschaften des Vakuums so weit wie möglich.

Notiz

1. Kohlenstoffnanoröhren als Leiter, Isolator, strukturelles Festigkeitselement (auch bekannt als Strahl aus einem Seil)

   • An erster Stelle wurde die Situation vom Standpunkt des Hitzeproblems aus betrachtet, da dies das Anliegen von OP ist. Und einige Eigenschaften von CNTs sind in diesem Zusammenhang interessant und erwähnenswert.
   • Isolierung, die bei dieser Temperatur funktioniert - Keramik ist dafür gut genug, Al ₂ O ₃ als Beispiel. Dafür muss nicht nur Kohlenstoff verwendet werden, auch wenn es meiner Meinung nach möglich ist, als etwas komplexere Struktur als nur einfaches SWNT, SWNT / MSNT, das mit etwas dotiert ist.

   • Der Motor, auf den ich mich beziehe oder als Modell verwende, wird hier beschrieben . Als Idee ist es gut, aber das alles dafür.
     Es handelt sich keineswegs um eine wissenschaftliche Abhandlung, auch wenn der Autor versucht, sich auf einige getestete Geräte zu beziehen, und auf einige Arbeiten aus der wissenschaftlichen Gemeinschaft für diese Zeit und dieses Gebiet verweist. Aber es gibt sogar einige Kritik , auch keine wissenschaftliche, nur Amateure mögen solche Sachen.
     Motor ist nur ein Konzept mit einigen Zahlen in seiner Beschreibung. Die Zahlen sehen jedoch vernünftig aus, nicht um Schlussfolgerungen zu ziehen, sondern um einen Hinweis darauf zu erhalten, was wir möglicherweise benötigen, und sind meistens nicht nur für dieses Konzept einzigartig.

   • Balken aus Seilen machen - es gibt Optionen. Ein Beispiel weicher Beutel in Form einer großen Wurst wirkt als Balken, höherer Innendruck, besserer Balken wird es sein. Dasselbe wie beim Feuerwehrschlauch. Die Stärke von CNTs beträgt etwa 60-100 GPa (hängt davon ab, wer und wie Messungen durchgeführt hat und welche Art von CNT sie getestet haben) und das ermöglicht einen ziemlich hohen Druck mit weniger Materialien. Komprimiertes internes Medium kann ein aus CNT hergestelltes Kabel sein, und Druck wird durch vorgedehntes Wickeln der äußeren Hülle erzeugt, wodurch dieser Beutel und Druck um das Kabel erzeugt wird. Alles in allem wird es Eigenschaften eines massiven Balkens haben. Aber am einfachsten kann man sich vorstellen, dass es eine aufblasbare Struktur ist, die eine starre Form bildet. Es gibt andere Möglichkeiten - beim Wickeln (an erster Stelle), bei der Verwendung von Verbundmatrix, elektromagnetischer Wechselwirkung, aktiven Strukturen.

All diese Probleme gehen weit über die Frage von OP hinaus, aber wir entdecken Verwendungsmöglichkeiten für Kohlenstoffnanoröhren und sind weit davon entfernt, alles auszuschöpfen, was sie uns bieten. Ist das Material der Zukunft - sicher. Ich wette, es wird fast überall Stahl und andere Baumaterialien ersetzen, das werde ich. Als harte Wissenschaft ist es zweifellos das beste Material, das wir derzeit haben. Es sieht so aus, als hätte es sogar supraleitende Eigenschaften, etwa 0,5 K, aber immer noch - Elektrische Eigenschaften und Anwendungen von Kohlenstoff-Nanoröhrenstrukturen, Seite 9

Soweit op an zukünftigen Materialien interessiert ist, ist dies der Fall. Es mag dasselbe sein, wie die Menschen vor 100 Jahren dachten, dass die Chemie die Magie vollbringen und alles lösen kann, und das tat sie nicht, selbst wenn sie heute eine bedeutende Rolle spielt.

Eine einfache Lösung könnte darin bestehen, wie das Apollo LEM überschüssige Wärme von seinen elektronischen Komponenten ableitet. Sie setzten Wasser dem Vakuum des Weltraums aus, wo es verdampfte und die Wärme aus dem Kühlkörper an der Außenseite des Raumfahrzeugs saugte, auf den das Wasser gesprüht wurde.

Ohne Wasser kann ein Kühlkörper im Vakuum des Weltraums keine Wärme abstrahlen ... keine Luft, um die Wärme abzutransportieren.

Erwägen Sie die Verwendung einer thermoelektrischen Kühlung, und Sie haben die Möglichkeit, zusätzliche Energie für Ihr Raumschiff zu erzeugen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_generator

Montieren Sie den Seebeck-Generator in der Wand Ihres Raumfahrzeugs und verwenden Sie Kühlkörper, um die Wärme von innen zum Generator zu leiten. Je größer der Unterschied zwischen den Platten ist, desto mehr Leistung können Sie daraus generieren.

Sie werden nicht in der Lage sein, die gesamte überschüssige Wärme durch diesen Prozess herunterzukühlen, also können Sie Heizkörper verwenden, um den Rest abzukühlen.