¿Qué métodos evitan que los líquidos internos de los rovers lunares se congelen? Entiendo que las temperaturas en la Luna son extremadamente bajas, mucho más allá del punto de congelación, especialmente en lugares donde el Sol no brilla, pero los combustibles, los fluidos neumáticos y otros líquidos esenciales para las operaciones del rover siguen funcionando. ¿Cómo se hace esto, además de las obvias bobinas de calentamiento y envolturas térmicas que se pueden usar? ¿Están estos líquidos dotados químicamente de ciertos componentes "anticongelantes"?
Si por rovers te refieres a los rovers Lunokhod y Yutu, ambos usan (usaron) fuentes de radioisótopos nucleares para ayudar en el control térmico durante las noches lunares. Los fluidos aplicables serían electrolitos de batería y lubricantes para engranajes. No se puede permitir que las baterías se congelen, por lo que su supervivencia dependerá de las fuentes de radioisótopos. Se puede permitir que los lubricantes para engranajes se congelen, siempre que se calienten antes de usarlos. Eso se puede hacer con calentadores eléctricos una vez que sale el sol.
Como se señaló en los comentarios, Yutu usa baterías de iones de litio. Probablemente deban mantenerse por encima de -20 °C.
Lunokhod tenía una gran tapa con forma de tortuga que tenía los paneles solares en el interior. Durante el día lunar, la tapa estaba abierta para que los paneles solares recolectaran energía. Durante la noche lunar, la tapa se cerró, proporcionando aislamiento térmico para ayudar a retener el calor de la fuente de radioisótopos.
No conozco ningún líquido esencial para las operaciones del rover. El movimiento se puede realizar mediante motores paso a paso eléctricos y engranajes. En lugar de combustible, se utiliza electricidad procedente de paneles solares o RTG (generadores térmicos de radionúclidos), almacenada en baterías de iones de litio.
Si se necesitan líquidos con fines científicos, hay que mantenerlos a la temperatura adecuada mediante calefacción/refrigeración y aislamiento térmico, como usted indica.
A menudo pensamos en el punto de congelación como la temperatura a la que se congela el agua (273,15 K). Hay varias escalas para medir la temperatura, para simplificar usemos Kelvin aquí. Si ha visto hervir una olla de agua, sabe que el agua tiene tres estados: vapor (vapor), líquido (agua) y sólido (hielo). El punto en el que un sólido se convierte en líquido a menudo se denomina punto de fusión .
Según Wikipedia, las temperaturas en la Luna oscilan entre los 26 K y los 390 K. Si observamos una lista de puntos de fusión, vemos que elementos como el hidrógeno y el neón tienen puntos de fusión por debajo de los 26 K, pero también hierven entre 20 y 27 K, por lo que no serían un buen líquido para usar en la Luna, ya que se vaporizarían en todos menos en el día más frío del invierno lunar.
El ecuador lunar tiene temperaturas que van desde los 100 k hasta los 390 K. Al mirar la lista de puntos de fusión, hay algunos que son líquidos alrededor de los 100 K, pero todos tienen rangos líquidos bastante cortos. El oxígeno tiene uno de los rangos más grandes de alrededor de 45 grados. , pero eso es entre 54 K y 90 K. Parece que nuestro mayor riesgo entonces no es encontrar un elemento que fluya durante los períodos fríos lunares, sino uno que no hierva durante los períodos cálidos. Incluso el agua, que hierve a 373,16 K, puede hervir en la Luna.
También hay consideraciones para la presión, ya que puede modificar los puntos de fusión y ebullición. En resumen, no hay un solo elemento que funcione como líquido en la Luna, por lo que cualquier fluido necesitaría ser un compuesto o una solución (anticongelante) para evitar que se congele, es probable que se requiera algo de calor para los períodos más fríos. y presiones mantenidas para evitar la ebullición por temperaturas extremas o exposición al vacío.
Respuesta complementaria:
Los líquidos de los vehículos se congelan en la Luna. ¿Cómo se ha resuelto este problema?
Hay un ejemplo donde las transiciones líquido/sólido son realmente una característica, no un error.
¿Cuánta cera hay en la Luna? (Lunar Roving Vehicles) y las respuestas allí describen cómo los rovers lunares de la era Apolo usaban "condensadores de cera caliente" como un lugar para absorber la energía térmica generada (un disipador de calor), principalmente por la respetable entalpía de fusión de la cera de aproximadamente 200 julios por gramo .
Se les permitió enfriarse por radiación al espacio más tarde y proporcionar calor en todo caso, especialmente la masa se enfrió demasiado durante los períodos de inactividad . Se les permitiría solidificarse y estar preparados para el derretimiento del día siguiente.
¿Qué es la "grasa espacial" utilizada para lubricar el brazo robótico de la ISS? ¿Cuáles son las consideraciones materiales para ello? y las respuestas allí describen materiales de sellado y lubricación compatibles con el vacío que permanecen... similares a la grasa incluso a presión cero y cambios de temperatura respetables.
Sin embargo, no sé si alguno de estos se usó para "engrasar las ruedas" de la exploración lunar.
uwe