Согласно нескольким источникам , ожидается, что теплозащитный экран JWST превысит 85 °C. Средняя температура Земли составляет всего 15 °C, то есть примерно на 70 °C выше примерно на том же расстоянии от Солнца. Я предполагаю, что причина в том, что последовательные слои теплозащитного экрана отражают тепло обратно к слою 1, а не позволяют ему распространяться по всему космическому кораблю, в дополнение к теплу, генерируемому активными компонентами самого космического корабля.
То есть, я предполагаю, что указанная температура 85 °C отражает тот факт, что солнечная сторона представляет собой комбинацию коллектора энергии, отражателя энергии и теплового излучателя (хотя я понимаю, что экран также предназначен для отвода тепла по сторонам). также). Однако ни один из источников, на которые я смотрел, не говорит, что это на самом деле так. Может ли кто-нибудь подтвердить эту теорию или дать правильное объяснение?
На самом базовом уровне площадь поверхности сферы в четыре раза превышает ее видимую освещенную площадь, тогда как площадь поверхности плоского листа в два раза превышает ее видимую освещенную площадь. Поскольку излучаемая мощность представляет собой четвертую степень температуры, можно было бы ожидать, что плоский лист достигнет абсолютной температуры выше в четвертый раз из двух, или температуры 70 ° C.
Реальный ответ, конечно, намного сложнее. Ни Земля, ни JWST не являются черными телами. Таким образом, температура будет зависеть не только от геометрии, но и от поглощающей/излучательной способности поверхностей на различных соответствующих длинах волн - возможно, другие участники могут предоставить более подробную информацию?
Принятый ответ верен с точки зрения расчета плоского листа, поглощающего с одной стороны и излучающего с обеих сторон (коэффициент выше), но на самом деле не отвечает на исходный вопрос.
(Кстати, цифры не совсем 70°C или 85°C: даже если бы JWST находился на том же расстоянии от Солнца, что и Земля, и, таким образом, подвергался бы такому же потоку, температура была бы всего 331 К, а в его положении на где солнечный поток составляет 97 % (1317 Вт·м ) из них на Земле было бы 328К, или 55°С.)
Однако в ответе не учитывается, что первый слой щита отражает 90% приходящего солнечного излучения. Из-за этого, если бы единственным источником тепла было Солнце, горячая сторона JWST была бы холоднее Земли на 185 К, а не горячее.
Исходный вопрос правильный, что дополнительным источником тепла является сам телескоп (точнее, автобус космического корабля с компьютерами, электроникой и т. д.), а солнцезащитный козырек также действует как система охлаждения [1], а также собирает некоторое количество тепла. энергия от Солнца.
Даже тогда, когда общая мощность для JWST составляет всего 2 кВт [2], 10% падающего солнечного излучения (всего 200 кВт на площадь солнцезащитного козырька), этого недостаточно, чтобы поднять температуру настолько сильно. Дело в том, что сообщения СМИ (несколько) вводят в заблуждение: не весь теплозащитный экран достигнет 85°C, а некоторые «части Уэбба с горячей стороны» [3], ближайшие к системной шине и другим компонентам. например радиаторы.
[1] https://webb.nasa.gov/content/observatory/sunshield.html
CuteKItty_pleaseStopBArking
Нг Ф