Почему на Международной космической станции свет направлен вниз?

На космическом корабле посещения Международной космической станции (МКС) есть несколько позиционных огней, которые также служат индикаторами того, что космический корабль посещения, пристыкованный к станции, запитан, и по аналогичным причинам. И на Canadarm2 есть свет, так что им можно управлять удаленно / вести систему видеонаблюдения, даже когда станция находится в тени Земли, и у них есть свет внутри станции, чтобы астронавты / космонавты могли видеть, и часть этого света будет отражаться в сторону Земли. Земля, когда кто-то находится в куполе, направленном в надир, и его защитные ставни открыты. Но ни один из этих огней не настолько силен, чтобы их можно было увидеть с высоты не менее 410 км (254 миль), что является текущей орбитальной высотой станции и будет минимальным расстоянием между вами и станцией, когда она вращается прямо над головой от наблюдателя, и большинство из них мигают.

Однако то, что вы можете увидеть с земли, это:

Что, возможно, не самое известное, так это то, что массивы солнечных панелей станции являются двусторонними, чтобы также собирать часть солнечного света, отраженного от альбедо Земли (то, что наша планета отражает от Солнца). Они генерируют примерно до 120 кВт мощности (в среднем около 84 кВт), необходимой для работы большого количества оборудования станции, жизнеобеспечения, экспериментов... Он хранит избыточную собранную энергию в батареях на тот случай, когда станция не вырабатывает электроэнергию с помощью своих фотогальванических элементов (отсюда и берется это среднее значение, ниже ее максимальной мощности), но, что более важно, на ваш вопрос, они примерно размером с Футбольное поле США:

                       Источник изображения и кредит: Международная космическая станция — факты и цифры .

Итак, то, что вы видите, действительно соответствует тому, что @GWP упоминает в своем ответе, даже если это началось как довольно расплывчатый однострочный ответ. Как мы можем быть уверены? Простой. Станция просто не имеет достаточной мощности для того, чтобы привести в действие любой такой мощный и достаточно большой источник света, чтобы его можно было увидеть с земли, так как даже при 100% КПД они будут потреблять примерно такое же количество энергии, которое станция вырабатывает при собственной фотогальванической эффективности. значительно меньше 50% (да, они должны быть обновлены, если хотят работать до 2024 года и проводить еще больше экспериментов). Остальной падающий свет от Солнца в основном отражается, а часть поглощается в виде тепла, которое необходимо излучать в космос. Но вам нужно как можно меньше этого поглощения тепла, поскольку конвективный теплообмен на самом деле не работает в ближнем вакууме на низкой околоземной орбите (НОО). поэтому в солнечных батареях используется покрытие, которое соответствует его эффективности и отражает остальные длины волн, оно не так эффективно преобразует падающий солнечный свет в электричество. И если он может использовать менее 50% того света, который ему доступен, и отражает как можно больше остального... что ж, вы можете сделать математику.

Свет, который вы видите, — это солнечный свет, отраженный от огромных массивов солнечной энергии станции, и он может быть виден только тогда, когда условия наблюдения достаточно темные, чтобы яркое пятно станции не терялось на освещенном солнцем фоне, а массивы отражали солнечный свет к вам. , так что когда станция не находится в тени Земли. Когда станция едва входит в тень Земли, а если она и была видна до нее, то можно также визуально своими глазами наблюдать, как она медленно уходит в тень. Это еще одно доказательство того, что он не поддерживает достаточно сильный свет, чтобы его можно было увидеть с поверхности, если тот факт, что для этого нет абсолютно никаких веских причин, сам по себе не является достаточным доказательством.

Вот четыре кадра со станции, на которых видно, как два пристыкованных к ней космических корабля «Союз» входят в тень Земли, как видно из одной из камер МКС HD Earth Viewing Experiment , обращенных в корму (щелкните изображения, чтобы увеличить их):

Это происходит примерно каждые 93 минуты на станции или каждый раз, когда она совершает один из своих оборотов. За исключением периода высокого бета-угла станции, когда она может вообще не войти в тень Земли, а ее орбита остается более или менее совмещенной с терминатором дня/ночи Земли в течение нескольких дней или около того. Подробнее обо всем этом читайте, например:

• Можно ли увидеть МКС с поверхности невооруженным глазом?

• Можете ли вы невооруженным глазом различить форму МКС, когда она пролетает над головой?

• Как часто орбита МКС совпадает с дневным/ночным терминатором?

Хорошо, а почему белый, если солнечные батареи станции сами по себе отражают коричневато-золотистый цвет? Просто из-за интенсивности отраженного солнечного света по сравнению с более темным фоном сумерек или рассвета, когда станцию ​​можно увидеть невооруженным глазом. Когда станция находится в процессе входа в тень Земли и / или ее бета-угол (угол между Солнцем, станцией и наблюдателем) меньше, а солнечные батареи станции поворачиваются, чтобы собрать как можно больше солнечного света по направлению к Солнцу. , количество этого отраженного света также будет меньше, световой луч также потеряет часть своей интенсивности в атмосфере из-за процесса, известного как атмосферная дифракция (см. другой связанный вопрос), и ваши глаза смогут лучше различать цвета. именно так. В это время он также будет казаться немного более желтоватым.

Чтобы несколько подтвердить мое последнее замечание, рассмотрим этот кадр из эксперимента по наблюдению Земли в формате HD на МКС , показывающий солнечные батареи на двух посещающих космических кораблях «Союз», пристыкованных к станции и отражающих падающий солнечный свет под разными углами:

Как видите, солнечные панели на самом деле не белые, но из-за интенсивности отраженного солнечного света массив передового космического корабля «Союз» кажется ярко-белым. Это не совсем белый цвет, как и средняя длина волны света, излучаемого нашим Солнцем, по интенсивности, и отраженный свет действительно включает цветовую составляющую материалов, используемых на панелях, но для всех целей и задач он достаточно близок.

Это не источник питания; то, что вы видите, это солнечный свет, отраженный от солнечных батарей. Вот почему вы можете увидеть его только во время пролетов над головой в сумерках и на рассвете - солнце еще не "зашло" с высоты космической станции.

Из http://nasa.gov/vision/space/travelinginspace/f_skywatch.html.

Космическая станция — один из самых заметных искусственных объектов в небе, потому что она отражает солнечный свет и часто выглядит как медленно движущаяся звезда.

МКС покрыта светоотражающим материалом, который помогает регулировать ее температуру. Не так-то просто излучать энергию в космосе, вакуум на самом деле является лучшим изолятором, известным науке. Поэтому, когда солнечный свет падает на станцию, лучше всего предотвратить поглощение как можно большей части его энергии, поэтому все становится ярко-белым. По той же причине на нем установлены гигантские радиаторы. В основном они предназначены для предотвращения перегрева солнечных панелей, потому что на самом деле это единственные вещи на МКС, которые не ярко-белые, а темно-медного цвета. Радиаторы также помогают охлаждать остальную часть станции. Поскольку солнечные панели расположены под углом для лучшего улавливания света, они редко отражают много света на землю. По большей части,

В Интернете есть несколько фотографий, сделанных телескопами МКС, проходящей над головой в сумерках или на рассвете. Тот, что ниже, находится в открытом доступе и был сделан Ральфом Вандебергом. В нем яркие участки находятся на основной ферме и модулях жилого дома.

А вот ссылки еще на несколько защищенных авторским правом: Одна от Европейского космического агентства .

Другой от Вандеберга , появившийся в Wired.

И несколько работ Тьерри Лего .

Когда МКС отражает солнечный свет от солнечных панелей к земле, то видно, что это вспышка, и она действительно может быть очень яркой. Вот что пишут об этом на сайте Hayden Planetarium :

И в качестве бонуса, солнечный свет, отражающийся прямо от солнечных панелей, может иногда создавать впечатление, что МКС ненадолго «вспыхивает» яркостью до -8; более чем в 16 раз ярче Венеры!