¿Por qué algunas naves espaciales tienen radiadores de calor? ¿Por qué no reutilizar la energía?

Habría pensado que querrías conservar la mayor cantidad de energía posible, ¿o la energía/electricidad no es un problema?

Algunas sondas espaciales tienen componentes electrónicos junto a fuentes de calor para que no bajen por debajo de su temperatura mínima de funcionamiento, pero el 'calor residual' se denomina 'residuos' principalmente porque es difícil reutilizarlo para proporcionar energía útil o porque costaría más masa de lo que vale (de lo que se podría producir con celdas solares o un reactor de la misma masa).
... también tenga en cuenta que las sondas espaciales están bajo el sol del 'mediodía' las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y no se pueden enfriar usando convección térmica (que enfría cualquier cosa en el aire o el agua significativamente más rápido de lo que se enfriaría por radiación térmica). Por lo general, en el espacio es más fácil mantener algo caliente que mantenerlo fresco.
¿Qué pasa con los votos negativos en las respuestas? Ninguno de los dos está equivocado.

Respuestas (2)

Sí, le gustaría conservar la energía, pero lamentablemente eso no es posible. El problema es: la energía que tienes es calor.

La segunda ley de la termodinámica establece que la entropía siempre aumenta, y eso significa que, si bien todos los procesos en la nave espacial producen calor, es imposible hacerlo en sentido contrario. Puede producir energía a partir del calor si tiene un gradiente de temperatura, pero si lo tiene a bordo, de todos modos solo estaría moviendo el calor.

En resumen, todo lo que sucede produce calor, y no puedes transferirlo mágicamente a energía útil. La única solución es tirarlo.

No estoy seguro de lo que está tratando de decir aquí, pero en realidad es incorrecto. Existen dispositivos que convierten el calor en electricidad y ya se utilizan en generadores termoeléctricos de radioisótopos para naves espaciales
Los RTG de @GdD no son una excepción. Crean una temperatura local alta y tienen radiadores pasivos para crear un área de temperatura más baja. No convierten mágicamente el calor en electricidad, solo usan un gradiente de temperatura.
Estoy diciendo que necesitas aclarar eso.
@GdD: Bien, digamos que puede recuperar algo de energía usando un generador de termopar (y hagamos que este ciclo de Carnot sea eficiente). ¿Dónde lo usarías? Dentro de la nave espacial, por supuesto. Allí haría trabajo y se disiparía en forma de calor, que regresaría a través del termopar y así sucesivamente... Felicidades, acabas de hacer un móvil perpetuo. Eventualmente, terminará con calor de máxima entropía y no podrá obtener energía de él. Lo único que queda por hacer es tirarlo.
Esto todavía podría usar una redacción mejorada. Hay un límite termodinámico, pero, por supuesto, si comienza con 1000 julios de calor y produce suficiente electricidad a partir de eso para hacer 200 julios de trabajo, entonces es mejor que haya perdido 200 julios de calor y solo le queden 800 julios de calor. No solo estarías moviendo el calor, parte de él sería otra cosa, tal vez energía química en una batería o un paquete de microondas hacia la Tierra. Puede reemplazar "Joules" con "Watts" y ajustar "do work" para "proporcionar energía" también. El "calor" no es una cantidad conservada como lo es la entropía.

Aunque existe una tecnología que puede convertir el calor residual en electricidad, no puede hacerlo económicamente.

La energía es valiosa en una nave espacial, cuanto más se necesita, más paneles solares más grandes se necesitan para generarla, más baterías más grandes se necesitan para almacenarla o el generador térmico nuclear más grande que se necesita. Más grande significa más pesado, y más pesado significa más caro de lanzar. Cuando la electricidad se convierte en movimiento, o se utiliza en computadoras/sensores, se genera calor residual, la cantidad de energía perdida se puede limitar mediante el uso de materiales más eficientes. Hay una limitación en la eficiencia que puede obtener, por lo que siempre tendrá calor residual.

Tenga en cuenta que desea generar algo de calor en la mayoría de las naves espaciales para que no se enfríe demasiado para operar. El calor residual es una forma, algunas naves espaciales tienen calentadores para convertir la electricidad en calor cuando están en la sombra. Así que el calor residual es realmente útil.

Existen dispositivos que pueden convertir el calor en electricidad, llamados generadores termoeléctricos . Estos ya se usan en naves espaciales en generadores térmicos nucleares, también conocidos como generadores termoeléctricos de radioisótopos que se usan en naves espaciales que van a lugares donde no hay suficiente luz solar para los paneles solares. A medida que los radioisótopos se descomponen, producen calor que se convierte en electricidad para impulsar la nave espacial.

En teoría, los generadores termoeléctricos podrían usarse para convertir el calor residual en electricidad, pero perdería más de lo que ganaría, ya que el peso que ganaría con ellos no se compensaría con menos paneles solares y baterías: son pesados ​​y ineficiente, con 5-8% de conversión de energía típica. Esto significa que aún tendría el 92% del calor para irradiar. Se están desarrollando materiales más nuevos que pueden llevar esto a una eficiencia de alrededor del 20%, pero eso aún no sería suficiente para que valgan la pena.

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