Почему у некоторых космических кораблей есть тепловые радиаторы? Почему бы не перенаправить энергию?

Я бы подумал, что вы захотите сохранить как можно больше энергии - или энергия/электричество не проблема?

В некоторых космических зондах электроника размещена рядом с источниками тепла, поэтому они не опускаются ниже минимальной рабочей температуры, но «отработанное тепло» называется «отходами» в основном потому, что его либо трудно перенаправить на получение полезной энергии, либо потому, что оно будет стоить больше массы, чем она стоит (чем можно было бы произвести с солнечными элементами или реактором той же массы).
.. также обратите внимание, что космические зонды находятся под «полуденным» солнечным светом 24/7, и их нельзя охлаждать с помощью тепловой конвекции (которая охлаждает что-либо в воздухе или воде значительно быстрее, чем это охлаждалось бы тепловым излучением). Как правило, в космосе легче согреть что-то, чем охладить.
Второй закон термодинамики , может быть?
Что за минусы ответов? Ни один из них не ошибается.

Ответы (2)

Да, вы хотели бы сохранить энергию, но, к сожалению, это невозможно. Проблема в том, что энергия, которой вы обладаете, — это тепло.

Второй закон термодинамики гласит, что энтропия всегда возрастает, а это значит, что если каждый процесс в космическом корабле производит тепло, то в обратном направлении он невозможен. Вы можете производить энергию из тепла, если у вас есть температурный градиент, но если он у вас есть на борту, вы в любом случае будете только перемещать тепло.

Короче говоря, все, что происходит, производит тепло, и вы не можете волшебным образом превратить его обратно в полезную энергию. Единственное решение - сбросить его.

Я не уверен, что вы пытаетесь сказать здесь, но на самом деле это неправильно. Есть устройства, преобразующие тепло в электричество, и они уже используются в радиоизотопных термоэлектрогенераторах для космических аппаратов.
РИТЭГи @GdD не являются исключением. Они создают высокую локальную температуру и имеют пассивные радиаторы для создания области с более низкой температурой. Они не превращают волшебным образом тепло в электричество, они используют только температурный градиент.
Я говорю, что вам нужно уточнить это.
@GdD: Хорошо, допустим, вы можете восстановить часть энергии с помощью генератора термопар (и давайте сделаем этот цикл Карно эффективным). Где бы вы его использовали? Внутри космического корабля, конечно. Там он будет совершать работу и рассеиваться в виде тепла, которое возвращается через термопару и так далее… Поздравляю, вы только что создали вечный двигатель. В конце концов вы получаете максимальное энтропийное тепло, и вы не можете получить от него никакой энергии. Осталось только сбросить.
Это все еще может использовать некоторые улучшенные формулировки. Существует термодинамический предел, но, конечно, если вы начинаете с 1000 Дж тепла и производите из этого достаточно электричества, чтобы выполнить работу в 200 Дж, то лучше, чтобы вы потеряли 200 Дж тепла и осталось только 800 Дж тепла. Вы бы не просто перемещали тепло, часть его была бы чем-то другим — может быть, химическая энергия в батарее или пакет микроволн по направлению к Земле. Вы можете заменить «Джоули» на «Ватт» и также настроить «выполнять работу» на «обеспечивать мощность». «Тепло» не является сохраняющейся величиной, как энтропия.

Хотя и существует технология, которая может преобразовывать отработанное тепло в электричество, вы не можете сделать это экономично.

Энергия драгоценна в космическом корабле, чем больше вам нужно, тем больше солнечных панелей вам нужно для ее генерации, тем больше батарей вам нужно для ее хранения или тем больше вам нужен ядерный тепловой генератор. Больше — значит тяжелее, а тяжелее — значит дороже запустить. Когда электричество преобразуется в движение или используется в компьютерах/датчиках, вырабатывается отработанное тепло, количество потерянной энергии можно ограничить за счет использования более эффективных материалов. Существует ограничение на то, насколько эффективным вы можете стать, поэтому у вас всегда будет отработанное тепло.

Имейте в виду, что в большинстве космических аппаратов требуется некоторое количество тепла, чтобы они не становились слишком холодными для работы. Отработанное тепло — это один из способов, некоторые космические корабли имеют обогреватели для преобразования электричества в тепло, когда они находятся в тени. Так что отработанное тепло действительно полезно.

Существуют устройства, способные преобразовывать тепло в электричество, называемые термоэлектрическими генераторами . Они используются в космических кораблях уже в ядерных тепловых генераторах, они же радиоизотопные термоэлектрические генераторы , которые используются в космических кораблях, направляющихся в места, где недостаточно солнечного света для солнечных батарей. При распаде радиоизотопов выделяется тепло, которое преобразуется в электричество для питания космического корабля.

Теоретически термоэлектрические генераторы можно использовать для преобразования отработанного тепла обратно в электричество, но вы потеряете больше, чем приобретете, поскольку вес, который вы получите от них, не будет компенсирован меньшим количеством солнечных панелей и батарей — они тяжелые и неэффективный, с типичным преобразованием энергии 5-8%. Это означает, что у вас все еще будет 92% тепла, которое нужно излучать. Разрабатываются новые материалы, которые могут повысить КПД примерно до 20%, но этого все равно недостаточно, чтобы сделать их полезными.

Почему у некоторых космических кораблей есть тепловые радиаторы? Почему бы не перенаправить энергию?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v