Насколько замедлители Zeeman близки к тому, чтобы быть полезными для общего охлаждения в космосе?

Имеются ли перспективные технологии охлаждения космических станций следующего поколения? , Меня интересует конкретно технология, которая там не упоминалась: зеемановские медленнее. Так как они а) используются для охлаждения пучков атомов по крайней мере с 290 К до 5-10 К (если не ниже) и б) работают без конвекции или проводимости, вызывая повышенное тепловое излучение от охлаждаемых атомов, кажется, что они были бы не только подходит для общего охлаждения в космосе, но, во всяком случае, гораздо более эффективен там по сравнению с системами охлаждения с расширением-сжатием, чем на Земле, поскольку они пропускают весь этап «перекачки тепла в огромные радиаторы». И они использовались около трех десятилетий в лабораторных установках. Что мне не хватает?

В каком смысле вы это спрашиваете? Если вы спрашиваете об управлении температурой определенных частей системы, то да, медленнее Zeeman может работать. Если вы спрашиваете о снижении энтропии системы в целом, то нет, законы термодинамики это запрещают. Более медленный Зееман по необходимости будет производить больше тепла, чем отводить его, и в итоге вы получите еще больше тепла, которое необходимо излучать или отводить (переносить).
@TildalWave: Отходящее тепло создается любой системой отвода тепла, более сложной, чем строго пассивная. Это не является неотъемлемым термодинамическим препятствием для более эффективного отвода тепла, чем радиаторы с насосом, ни с точки зрения генерируемого отработанного тепла, ни с точки зрения используемой массы. Так что да, самоохлаждающаяся зеемановская медленная установка будет вынуждена излучать больше тепла, чем фактическая нагрузка системы, но на самом деле это не теоретическое препятствие, а проблема в том, что насосы, которые циркулируют аммиак в МКС, выделяют тепло.
Замедлители Зеемана в настоящее время используются для охлаждения крошечного количества атомов (менее нанограмма, IIRC) до очень низких температур. Я был бы удивлен, если бы его можно было увеличить настолько, чтобы удовлетворить потребности космической станции в охлаждении.
@Hobbes: Это справедливое замечание, поэтому я решил немного разделить это, чтобы сосредоточиться на двух разных аспектах, чтобы этот мог придерживаться моего исходного (возможно, более сомнительного) вопроса, а другой мог сосредоточиться на криогенных установках .

Ответы (2)

Чтобы перенести ответ из другой темы здесь:

Нет, зеемановские замедлители нельзя использовать в качестве охладителей космической станции.

Причина в том, что тепловой поток, который они обеспечивают, находится в диапазоне нановатт.

Так что нет, они не «близки» к использованию в качестве общих систем охлаждения в космосе по той же причине, по которой размещение самодельного водяного колеса под кухонным краном не «близко» к обеспечению вас бесплатной энергией для вашего дома. Конечно, вы можете заставить светодиод светиться слабо, но это все.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Был задан вопрос: «Почему это нельзя увеличить»?

Потому что существуют очень узкие допуски относительно скорости (скорости и направления), когда атомы входят в трубку. Если у вас пучок с низкой плотностью , то его довольно легко поддерживать, потому что атомы не взаимодействуют. Но как только вы масштабируете его, чтобы получить массовый поток, достаточный для обеспечения необходимого количества охлаждения, тогда у нас больше не будет пучка частиц атомов, а будет поток газа или жидкости. Это означает, что атомы сталкиваются друг с другом, и броуновское движение уничтожает любую возможность соблюдения узких допусков относительно скорости входа.

Причина, по которой водяное колесо под краном не дает бесплатной энергии, заключается в том, что вы платите за энергию, содержащуюся в воде. Это не имеет никакого отношения к масштабу энергии, которую вы можете извлечь из него.
Пока я плачу за горячую воду, я получаю холодную воду бесплатно. И этот аргумент совершенно неуместен. Вы все еще не можете управлять своим домом на этой энергии. 1 мВт за 0 евро не масштабируется до 1 кВт за 0 евро. Так обстоит дело и с зеемановскими замедлителями.
Казалось бы, вопрос в том, почему их нельзя масштабировать.

Станция слишком остыла, мы должны транспортировать энергию подальше от станции. Период. Это можно сделать с помощью радиации или путем выкипания какого-либо вещества.

Более медленный Zeeman не делает ни того, ни другого, и поэтому его строго нельзя использовать для «общего охлаждения». На самом деле, он производит больше тепла, поскольку использует электричество.

Однако:

Изменение того, какие части космического корабля горячие, а какие нет, может иметь эффект. Например, если радиаторы более горячие, они излучают больше энергии. Зеемановские медленнее только немного нагревают окружающую среду, поэтому традиционные системы расширения-сжатия делают эту часть намного эффективнее. Основное преимущество зеемановского замедлителя заключается в том, что он охлаждает небольшое количество атомов до очень низкой температуры (всего несколько градусов Кельвина), поэтому его можно использовать для охлаждения компонентов, которые должны оставаться очень холодными. (например, сверхпроводники или оптика космического телескопа). Обратите внимание, что выход холодных атомов из пучка очень мал, поэтому любые компоненты, охлаждаемые им, должны быть чрезвычайно хорошо термически изолированы.

Это достойный анализ, хотя, насколько мне известно, медленнее действительно излучает тепло, и не обязательно к какому-то конкретному компоненту системы. Именно это наблюдение заставило меня задуматься об этом в первую очередь. Я посмотрю, смогу ли я прояснить вопрос.
@NathanTuggy Конечно, более медленный может фактически торчать из борта космического корабля и, таким образом, действовать как радиатор. Однако это не более чем очень дорогая часть дополнительной площади поверхности.
В первую очередь излучают охлажденные атомы; тогда направление этого излучения будет более эффективным, чем обычный радиатор при той же температуре охлаждающей жидкости. Конечно, если более медленная структура мешает начальному излучению, это преимущество теряется.
Насколько замедлители Zeeman близки к тому, чтобы быть полезными для общего охлаждения в космосе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v