¿Podrían los telescopios espaciales IR y otros dispositivos muy fríos usar los ralentizadores Zeeman de manera efectiva a corto plazo?

Los telescopios infrarrojos deben estar muy fríos (a menudo por debajo de 10 K) para ser efectivos. También haga algunas otras cosas misceláneas, incluidos los superconductores, si alguna vez los usamos en el espacio, por ejemplo, para controladores de masa o protección contra la radiación. Cuando se lance, JWST tendrá un sistema de enfriamiento de cuatro etapas de 500 W-550 W que logra rechazar unos míseros 76 mW a 6,2 K, aproximadamente una potencia de entrada de 7000 a 1 para una relación de carga de enfriamiento útil. Sin embargo, el Zeeman más lentoparece hecho a la medida para esto, ya que enfría solo con calor irradiado, puede enfriarse hasta el rango de temperatura requerido y ya se usa a veces en lugar del mismo diseño de refrigeración básico (Joule-Thomson, etc.) en laboratorios terrestres, donde hay convección y conducción para descargar el calor adicional de manera más eficiente que solo a través de la radiación. Dado esto, ¿existen obstáculos para que los ralentizadores Zeeman sean considerados seriamente para el diseño de misiones de instrumentos fríos en un futuro próximo?

(Esta es una versión más enfocada de una pregunta similar que hice recientemente, sobre el enfriamiento general de los sistemas ).

Respuestas (1)

Para hacer una respuesta de mi comentario:

Este documento habla de un flujo de alrededor de 20 mil millones de átomos de cesio por segundo y lo caracteriza como un "flujo alto". Así que vamos a usar eso como un ejemplo...

20*10 9 átomo/s, enfriado, digamos 273 Kelvin (de 0°C a 0K), a 32,2 J/(mol K) es un flujo de calor de...

29*10 -6 mW.

En otras palabras: ni una parte en un millón en comparación con el sistema de enfriamiento JWST , y eso es con suposiciones extremas con respecto a la temperatura de lo que este sistema está enfriando.

Así que olvídalo... el flujo de calor es demasiado pequeño.

Ese es un cálculo justo, aunque dado que el papel era lo último en tecnología hace 17 años, y los más lentos tienen solo unos 30 años, es difícil estar seguro de cuánto más progreso se ha hecho desde entonces. También agradecería una respuesta que explique por qué se usan más lentos si su flujo de calor es muy bajo en comparación con los sistemas de enfriamiento convencionales, como control de cordura.
@NathanTuggy Bueno, la respuesta general a la pregunta "¿Por qué se usa algo tan enormemente ineficiente en lugar de otros sistemas similares?" es siempre "Porque el sistema enormemente ineficiente hace algo especial que los otros sistemas no hacen", en otras palabras, es eficiente, para una aplicación específica . Creo que los enfriadores Zeeman se usan porque permiten temperaturas que no se pueden alcanzar con otros enfriadores.
Eso suena plausible, pero dada la superposición sustancial de temperatura entre el enfriamiento convencional y los ralentizadores Zeeman, no puede ser solo eso... o los ralentizadores solo se usarían durante los últimos grados, al igual que la mayoría de los sistemas de enfriamiento láser. El documento vinculado parece comenzar con temperaturas de alrededor de 70-100 K, que está muy por encima del mínimo al que van los sistemas de JWST.
@NathanTuggy No sé por qué esto es tan importante para ti, pero déjame asegurarte: no, con toda probabilidad razonable, no has encontrado alguna innovación genial en el enfriamiento de naves espaciales que la NASA y todos los demás pasaron por alto. Simplemente déjelo... o llame a la institución universitaria de física más cercana y pregúnteles sobre los detalles prácticos sobre los ralentizadores Zeeman en lugar de ir a SE y esperar que la gente le proporcione esa información.
Es importante para mí porque quiero saber por qué no funciona. Una respuesta que dice "bueno, por razones que sin duda son buenas y suficientes" no es buena para SE, ni para ningún otro lugar, excepto para el jardín de infancia. Y el objetivo de SE es hacer que todos los que tengan la misma pregunta (los cuatro, presumiblemente) no tengan que pasar por la misma investigación difícil, tediosa y/o costosa de forma independiente para encontrar la respuesta. Si realmente crees que esta es una pregunta sin sentido, adelante y vota negativamente. De lo contrario, tal vez alguien más tenga la primicia interna.
Por la razón mencionada anteriormente: que no proporcionan suficiente flujo de calor ... a menos que los ralentizadores Zeeman en las últimas tres décadas se hayan vuelto 20 millones de veces más eficientes y al mismo tiempo necesitan menos de 500W. ¿Qué más respuesta a la pregunta necesitas?
Y nuevamente, eso sería razonable, excepto que es inconsistente con otros hechos en evidencia, así que esa no puede ser toda la historia, y claramente hay más que es importante. O ese es solo el flujo de calor para llegar al rango de miliKelvin , con el flujo a temperaturas más altas mucho más altas, o algo más está sucediendo.
¿Podrían los telescopios espaciales IR y otros dispositivos muy fríos usar los ralentizadores Zeeman de manera efectiva a corto plazo?
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