Если использовать его на объекте на Луне, насколько холодным станет объект, окрашенный в ультрабелый цвет?

TL;DR

... со всем дополнительным ультрафиолетовым нагревом от Солнца и тепловым нагревом с поверхности неясно, можно ли просто нанести эту краску на что-то на Луне, и оно станет холодным.

Пресс-релиз Университета Пердью Самая белая краска здесь – и она самая крутая. Буквально. а краска BBC «Самая белая из когда-либо существовавших» отражает 98% солнечного света - вот некоторые источники информации.

Изображения ниже взяты из версии рисунка в низком разрешении из платной статьи Ultrawhite BaSO4 Paints and Films for Remarkable Daytime Subambient Radiative Cooling . Я включил полное резюме ниже, но одно ключевое предложение:

достигает сверхвысокого коэффициента солнечного отражения 97,6%

а другой

и коэффициент излучения окна высокого неба 0,96.

Предположительно «небесное окно» — это часть теплового ИК-спектра, для которого земное небо несколько прозрачно; ср. описание «мысленного термометра» в книге Насколько холодно марсианское небо ночью? Или день в этом отношении? :

Если вы возьмете простой инфракрасный «термометр» , который на самом деле очень похож на болометр , и наведете его на ясное небо, он скажет «холодно!» потому что в диапазоне длин волн, который он использует (примерно от 5 до 15 микрон), атмосфера Земли частично прозрачна и на самом деле не является эффективным излучателем черного тела, поэтому «термометр» действительно несколько подвергается воздействию холода космоса. Направьте его на облако, и оно зарегистрирует «не такое холодное». Вот (примерно) почему ясные ночи холоднее облачных.

Я немного увеличил и увеличил резкость изображения ниже, чтобы показать два «секретных соуса» краски, которые помогают лучше сохранять прохладу, которые также подробно обсуждаются в ответе @Puffin :

1. Пониженная поглощательная способность (=излучательная способность) в ближнем ИК-диапазоне (от 1 до 3 микрон), когда Солнце все еще светит, но мы его не видим и не ценим. Обычная белая краска не обязательно должна отражать свет в ближнем ИК-диапазоне, но это важно для сохранения прохлады.
2. Очень высокая излучательная способность (= поглощающая способность) в тепловом ИК-диапазоне, не только в «небесном окне» Земли, но и во всем тепловом ИК-диапазоне, где она составляет около 0,95.

Откуда на самом деле известно об этих каплях жидкого металла, вращающихся вокруг Земли? (например, размеры, состав, орбиты...) Отслеживаются ли какие-либо из них?

Равновесную температуру сферической коровы в космосе можно вывести отсюда ( найдено здесь ):

где$I_0$солнечная интенсивность на расстоянии 1 а.е. около 1361 Вт/м^2 и$\sigma$постоянная Стефана -Больцмана 5,67E-08 Вт/м^2/К^4.

Подключить$\epsilon_{vis}$1-0,976 = 0,024 и$\epsilon_{therm}$около 0,95, и вы получите температуру всего около 197 К или -76 С.

Однако

Этому будут мешать две вещи.

1. На Луне у вас будет радиационный нагрев с поверхности Луны внизу, и для этого потребуется теплозащитный экран, возможно, многослойная полимерная пленка с отражающим покрытием, такая как на JWST. Он будет немного течь, так что у вас все еще будет немного нагрева.
2. Без земной атмосферы у вас теперь есть некоторая интенсивность ультрафиолетового света, о которой земной краске не нужно беспокоиться. Похоже, что ниже 400 нм поглощательная способность резко возрастает! (каламбур). Эта краска черная в УФ-излучении и будет греться в ультрафиолетовом тепле Солнца, которого мы в основном избегаем на Земле. Похоже, что на графике в ответе @Puffin в 4 или 5 раз больше (желтый против красного).

Заключение

Так что со всем этим дополнительным УФ-нагревом от Солнца и тепловым нагревом с Поверхности непонятно, можно ли просто нанести эту краску на что-нибудь на Луне, и оно станет холодным. Потребуется подробный термический анализ и, возможно, корректировка коэффициента отражения УФ-излучения самого лакокрасочного материала.

Аннотация :

Радиационное охлаждение — это технология пассивного охлаждения, которая предлагает большие перспективы для снижения затрат на охлаждение помещений, борьбы с эффектом городского острова и смягчения последствий глобального потепления. Для достижения пассивного радиационного охлаждения в дневное время современные современные решения часто используют сложные многослойные структуры или отражающий металлический слой, что ограничивает их применение во многих областях. Были предприняты попытки добиться пассивного радиационного охлаждения в дневное время с помощью однослойных красок, но они часто требуют толстого покрытия или демонстрируют частичное дневное охлаждение. В этой работе мы экспериментально продемонстрировали замечательную эффективность охлаждения при температуре окружающей среды в течение всего дня как с пленками наночастиц BaSO4, так и с красками из нанокомпозита BaSO4. BaSO4 имеет большую ширину запрещенной зоны для электронов для низкого солнечного поглощения и фононного резонанса на 9 мкм для высокой излучательной способности небесного окна.пленка с наночастицами BaSO4 достигает сверхвысокого коэффициента отражения солнечного света 97,6% и коэффициента излучения 0,96. Во время полевых испытаний пленка BaSO4 остается более чем на 4,5 °C ниже температуры окружающей среды или достигает средней охлаждающей способности 117 Вт/м2. Акриловая краска BaSO4 разработана с объемной концентрацией 60% для повышения надежности при наружном применении, обеспечивая коэффициент отражения солнечного света 98,1% и коэффициент излучения прозрачного окна 0,95. Полевые испытания показали, что характеристики охлаждения аналогичны пленкам BaSO4. В целом, наша акриловая краска BaSO4 имеет стандартный показатель качества 0,77, что является одним из самых высоких показателей среди решений для радиационного охлаждения, обеспечивая при этом высокую надежность, удобную форму краски, простоту использования и совместимость с промышленным процессом производства краски.

Источник ACS Applied Materials & Interfaces @ACS_AMI твит

Вам нужно больше информации, чем в ОП сегодня (28.04.2021), хотя вы могли бы посмотреть на это так:

1. Вы не уточнили, действительно ли «белая краска» просто блокирует видимый свет или также все солнечное освещение в ближнем невидимом спектре, в основном в очень ближнем инфракрасном, VNIR, по крайней мере, до 2,5, может быть, до 4 микрон, см. рисунок ниже. Это будет иметь значение, см. обоснование в пункте 3 ниже.
2. Для более длинных волн граница излучения с локальными лунными особенностями контролируется коэффициентом теплового инфракрасного излучения (8 - 15 микрон). Вам понадобится предположение об этом свойстве также «ультрабелого» объекта, хотя краска обычно имеет высокий коэффициент излучения, скажем, 0,8.
3. при очень низком поглощении солнечной энергии входящие потоки тепла и, следовательно, температура будут определяться другими способами. Отмечая пункт 1 выше, что VNIR может играть значительную роль, так как определенно будет обмен излучением в тепловых инфракрасных длинах волн, а также проводимость через любой объект, поддерживаемый на лунной поверхности. На самом деле вам нужно разобраться со всеми потенциальными путями подвода тепла, прежде чем вы сможете решить, игнорировать ли какой-либо из них.
4. Наличие очень низкой подводимой теплоты и конечной отдачи привело бы к низким температурам, но чем ниже подводимая теплота, тем больше неопределенность в отношении равновесной температуры для любых заданных неопределенностей свойств материала.