H2 и CO2, выбрасываемые за пределы МКС, могли превратиться в чешуйки льда при экстремальных температурах за пределами МКС?

За пределами МКС в орбитальную ночь температура может достигать -250 градусов по Фаренгейту (-157 градусов по Цельсию). ECLSS (Система экологического контроля и система жизнеобеспечения), в частности, подсистема OGA (Узел генерации кислорода) выпускает водород за борт в процессе электролиза для производства кислорода из воды, а подсистема CDRA (Узел удаления углекислого газа) вентилирует CO 2 за бортом МКС тоже. При температуре орбитальной ночи или даже в области полутени/терминатора эти газы (я не уверен , поддерживается ли H 2 в газообразном или жидком состоянии перед тем, как его собираются выпустить) могут превратиться в чешуйки льда при вентиляции за бортом? Может ли CO 2 превратиться в хлопья сухого льда?

(ОТРЕДАКТИРОВАНО комментарием друга ниже): Температура затвердевания газообразного водорода близка к -259 ° C. А точка затвердевания двуокиси углерода составляет -56 ° C. Но я не уверен, что другие факторы (давление, вакуум...) будет мешать этому процессу.

Я обнаружил, что этот вопрос здесь также относится к подвесному отводу H 2 и CO 2 . Зачем выбрасывать отходы CO 2 и H 2 в космос на МКС?

В некоторых случаях аммиак также вентилируется, и я не сомневаюсь, что в этом случае образуются чешуйки льда, как показано здесь (вентилируется) и здесь (утечка).

Для справки, раньше часть водорода использовалась в реакторе Сабатье , но его сняли и вернули на наземные испытания (2017 г.) Почему систему Сабатье сняли с МКС МКС?

Вы должны посмотреть температуру, чтобы водород был твердым.
Я знаю, что точка затвердевания газообразного водорода близка к -259 ° C. А точка затвердевания углекислого газа составляет -56 ° C. Но я не уверен, что другие факторы (давление, вакуум ...) помешают этому. этот процесс.
Вы смешиваете температуру, которую открытая, негерметичная часть МКС может достигать в ночное время с температурой термосферы в ночное время. Это две очень разные вещи. Термосфера так не охлаждается.
Я так не думаю. Откуда вы взяли "Термосфера так не охлаждается"? Вы могли бы быть яснее или привести какой-нибудь источник?
Температура замерзания углекислого газа не -56°С, а -78°С. -56°С это температура кипения.

Ответы (1)

Резюме : Температуры затвердевания, указанные для CO 2 или H 2 в исходном посте, относятся к атмосферному давлению. При очень низком давлении на высоте МКС и СО 2 , и Н 2 будут равновесными газами . Однако, в зависимости от деталей того, как они высвобождаются, они могут образовывать твердые частицы (вероятно, из-за быстрой разгерметизации и испарительного охлаждения, а не из-за «холода» космоса), которые в конечном итоге возвышаются .

Вы правы, что давление имеет значение. На высоте МКС (408 км) давление не более 10 − 7 Па НАСА . Фазовая диаграмма для H 2 ниже показывает, что при 10 3 Па ( 10 − 2 бар) H 2 является газом даже при 20 К. Кривая сосуществования твердого тела и газа падает с большим наклоном ниже 10 К, но в космосе не холоднее примерно 3 К, и газ, большая часть поля зрения которого закрыта ночной Землей вероятно, будет намного теплее, чем это.

Фазовая диаграмма диводорода

График из: DOI: 10.1007/s00114-004-0516-x

Мне не удалось найти фазовую диаграмму для двуокиси углерода, показывающую в мельчайших деталях поведение при низком давлении, но она также должна сублимировать при давлении на высоте МКС при любой приемлемой температуре. По крайней мере, мы можем сказать, что CO 2 любит быть твердым больше, чем H 2 . В общем, по мере того, как давление уменьшается до идеализированного идеального вакуума, состояние газа становится все более и более термодинамически благоприятным при любой температуре, отличной от нуля. (Конечно, для больших ковалентных сетчатых твердых тел или ионных твердых тел (камней) может потребоваться много жизней Вселенной, чтобы испариться. Однако здесь мы говорим о молекулярных твердых телах.)

Фазовая диаграмма диоксида углерода

Замерзшие частицы газообразного CO 2 или H 2 могут первоначально образоваться из-за быстрого сброса давления и испарительного охлаждения. @OrganicMarble указал на этот ответ SE , показывающий твердый O 2 , образующийся вне двигателя. Этот кажущийся твердым O 2 сохраняется в течение как минимум нескольких минут (обратите внимание на время на скриншотах видео). Однако форма этого образования меняется. Неясно, насколько он может накапливать новый материал и насколько он может сублимировать. Сколько времени потребуется для полного возвышения? Я не знаю, как это предсказать, и это во многом будет зависеть от размера и формы твердых частиц и других условий.

Скриншоты из видео SpaceX, на которых виден явно замороженный кристалл кислорода.

Итак, какие сроки вас интересуют? Частицы, вероятно, могут существовать несколько минут, но, вероятно, не годами. У меня пока недостаточно доказательств, чтобы делать заявления, выходящие за рамки этого.

Итак, на фактический вопрос ОП «... могут стать хлопьями льда при экстремальных температурах за пределами МКС?» вы отвечаете "да" или "нет" для каждого газа? Помните, что это не закрытая система в коробке; газы выбрасываются в космос, и поскольку газ быстро расширяется, количество столкновений может быстро уменьшиться до нуля. Стен в этом случае нет.
WaterMolecule Ответ на этот вопрос space.stackexchange.com/q/15152/6944 гласит, что на вентиляционной трубе, прикрепленной к ракетному двигателю, образуется твердый «снег» O2. Звучит так, как будто вы говорите, что выброшенный пар всегда останется газом, но это не так.
@OrganicMarble Но на околоземной орбите снег O2 будет только переходным состоянием. Твердый снег быстро сублимируется.
WaterMolecule (Ник, мне понравилось) Итак, учитывая вакуум и низкую температуру, означает ли это, что газы превратятся в хлопья льда? Было бы хорошо, если бы вы были более объективны в своем ответе, с "да" или "нет" для каждого газа, следуя уже предоставленной вами информации.
WaterMolecule Временная шкала, которая меня интересует, — это точно момент, когда они распределяются. Максимум через несколько минут.
Вы могли бы даже рассмотреть синхронизацию, которую всегда показывают хлопья O2 LOX от верхней ступени Falcon 9 (очень часто). Несколько секунд, потому что иногда мы можем видеть, как он уходит далеко. Это именно то, что я хочу знать. Но это О2.
@Apaiss Я нашел эту статью, которая может немного помочь: doi.org/10.1016/0094-5765(92)90079-X Вероятно, можно предположить, что вода испаряется медленнее, чем водород или углекислый газ.
WaterMolecule, я приму ваш ответ: «По крайней мере, мы можем сказать, что CO2 любит быть твердым больше, чем H2». Тай.
H2 и CO2, выбрасываемые за пределы МКС, могли превратиться в чешуйки льда при экстремальных температурах за пределами МКС?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v