¿Necesita la ISS más calefacción o más refrigeración?

Mientras leía la pregunta reciente ' ¿Las máquinas de ejercicio en la ISS generan energía eléctrica? ', Pensé que todas las máquinas de ejercicio generan calor ( energía térmica ). Entonces, sí, todas las máquinas de ejercicio generan energía para la ISS. Pero, ¿es esa energía un atributo positivo o un atributo negativo de la homeostasis?

Tenemos una respuesta excepcional en ' Temperatura y humedad del aire dentro de la ISS ' sobre cuántos sistemas diferentes de control de aire hay en la ISS y cómo funcionan todos. Es muy complejo, y parece que, como no hay un control central, probablemente estén trabajando en ocasiones con propósitos cruzados ( calefacción frente a refrigeración ). Obviamente, al estar en órbita alrededor de la tierra, la ISS estará alternativamente expuesta al sol oa la sombra de la tierra. Asumiría que los requisitos de calefacción y refrigeración fluctúan durante la órbita de 92 minutos.

¿La ISS requiere una entrada neta de calor o necesita arrojar más calor del que genera? Si necesita arrojar calor ( frío ), ¿hay algún intento de limitar las actividades de producción de calor al período en que la ISS está a la sombra de la Tierra?

Las dos respuestas hasta ahora son muy informativas, pero ninguna de ellas parece abordar directamente la pregunta.
@DanHulme, puede escribir una mejor respuesta.
¡Si supiera la respuesta lo haría! Estoy aquí porque quiero saber :-)
@DanHulme Dadas las respuestas hasta ahora y las preguntas y respuestas relacionadas en el sitio, no estoy seguro de que podamos decirlo definitivamente en este momento. Se requiere tanto calor como refrigeración, la refrigeración es más compleja (posiblemente también consuma más energía) pero no estoy seguro de si se lleva un registro de los BTU/termias hacia arriba y hacia abajo.
@DanHulme ISS es definitivamente "calor positivo", lo que significa que se requiere más esfuerzo para eliminar el exceso de calor que para calentarlo. La forma más rápida de determinarlo es simplemente mirando los colores elegidos para su armazón que son en su mayoría blancos o reflectantes, para mantener baja la absorción de calor. Lo mismo ocurre con los trajes de EVA. Entonces, si bien se requiere tanto calefacción como refrigeración mientras la ISS orbita alrededor de la Tierra y está aproximadamente la mitad del tiempo expuesta al Sol, y la otra mitad a la sombra de la Tierra, es inherentemente más difícil perder calor, ya que en el vacío cercano la convección no lo hace. trabajo y debe hacerse a través de la radiación solamente.

Respuestas (3)

La ISS tiene una serie de sistemas de gestión térmica. La parte más visible son los radiadores unidos a la estructura principal (son los dos conjuntos de 3 paneles blancos justo a la izquierda y a la derecha del centro, y sí, hay un desgarro hacia el final del primero en el lado derecho)

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Esos paneles son parte del Sistema de Control Térmico Externo (ETCS), si no me equivoco, que se ocupa de las cargas de calor generadas por los equipos dentro de la estación. También ve radiadores debajo de cada conjunto de paneles solares. Esos son parte del Sistema de control térmico fotovoltaico (PVTCS), que es un sistema separado.

El amoníaco corre a través de los paneles del ETCS, tomando calor de varios equipos y colectores de calor en la estación y transportando el calor a los paneles, que luego pierden calor por radiación.

Hubo un problema grave con una de las bombas de este sistema en mayo de 2013, lo que obligó a los astronautas a bordo a apagar algunos sistemas, antes de ponerse sus trajes espaciales y salir a repararlo. Aquí hay un gran artículo sobre ese problema y reparación: http://www.nasaspaceflight.com/2013/05/ammonia-leak-iss-contingency-spacewalks/

En general, las naves espaciales tienen dos problemas con la temperatura:

  1. Deshacerse del calor
  2. Ciclismo térmico

En el espacio, ¿nadie puede oírte llorar? Tampoco pueden verte sudar. El equipo a bordo de la estación tiene serias limitaciones de diseño en cuanto a refrigeración. Como puede imaginar, sin la gravedad para permitir que el aire más caliente (que es más liviano) flote más alto y el aire más frío se asiente, el control del calor interno es difícil.

Por lo tanto, hacen mucho trabajo con ventiladores y sistemas de disipadores de calor.

Deshacerse del calor es la parte difícil y, como puede ver por el tamaño de los distintos sistemas de radiadores, requiere mucho trabajo.

Vale la pena señalar que los paneles solares en el módulo Zarya (Bloque de control FGB) en el segmento ruso tuvieron que plegarse para dejar espacio para que se extendieran los radiadores ETCS. Esa es una pérdida de energía bastante grande para el segmento ruso, casi la mitad de su generación de energía.

Me he preguntado si consideraron mover esos paneles para decir el módulo Nauka o Rassvet más adelante. (Por supuesto, puede que no estén diseñados para eso, quién sabe).

El ciclo térmico también es un problema, ya que la temperatura cambia mucho, cada 90 minutos aproximadamente en órbita. Los problemas de materiales son una preocupación de todas las expansiones/contracciones. Los radiadores no ayudan mucho con eso, ya que se enfocan en mover el calor interno de la estación fuera de la estación.

Nuestra distancia del sol hace que todos los cuerpos locales estén a una temperatura por debajo del punto de congelación. La Tierra estaría congelada si no fuera por el efecto invernadero del vapor de agua que atrapa la radiación solar. P.ej. la temperatura promedio de la luna en su ecuador está por debajo del punto de congelación debido a que no hay gases de efecto invernadero. La ISS tiene el problema de tener que deshacerse del calor debido a las cargas eléctricas internas que producen calor en un espacio confinado y bien aislado. También se requieren ventiladores para distribuir el aire ya que no hay convección posible en gravedad cero.

Además de la electrónica, cada miembro de la tripulación a bordo de la ISS produce alrededor de 100 vatios de calefacción.
@RussellBorogove: cierto, pero insignificante en comparación con los 100 kW de energía eléctrica de los paneles solares y los 3 (?) kW/m^2 de insolación.
El calor producido por un tripulante depende de la actividad, de 80 a 100 W en reposo, pero en entrenamiento son posibles unos 500 W.
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