¿Por qué el Roadster de Tesla no se derrite en el espacio?

El Roadster de Tesla está en algún lugar por encima de nosotros tomando la luz solar directamente parte del tiempo, luego muy frío en la siguiente mitad de la órbita. O cuando rueda, un lado se calienta y el otro se enfría.

¿Por qué los paneles y otras cosas plásticas sensibles no se derriten? ¿O al menos degradar?

En cuanto a la degradación: sí, eso probablemente sucederá con el tiempo. Pero no tanto por la temperatura como por las radiaciones ionizantes.
El plástico se degradará mucho más rápido que en la Tierra. Hay una luz ultravioleta muy intensa que no es filtrada por la atmósfera de la Tierra. Y el sol brilla las 24 horas del día. Los ciclos de temperatura entre el lado frío y el caliente también degradarán el automóvil.
Esta no es una fuente técnica principal, pero al menos una discusión de algunos de los materiales en Roadster versus lo que se usa en naves espaciales reales: newatlas.com/tesla-roadster-fate/53317

Respuestas (5)

No lo suficientemente cerca del sol

La órbita del Roadster tiene un perihelio (distancia más cercana al Sol) de 0,98 UA, es decir, muy poco más cerca que la órbita terrestre.

Del Twitter de Elon Musk :

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En la órbita de la Tierra, la entrada de energía del Sol es de unos 1300 vatios por metro cuadrado. Esto no está lejos del máximo que podemos tener en la superficie de la Tierra. La atmósfera se humedece un poco, pero como máximo podemos obtener 1000 W por metro cuadrado en el ecuador cuando el Sol está en el cenit.

La temperatura de un objeto depende del flujo de calor hacia él y del flujo de calor desde él. Si entra más calor del que sale, el objeto se calienta. Cuando sale más calor del que entra, el objeto se enfría. Cuando estas cosas están en equilibrio, la temperatura es estable.

En la Tierra, hay (principalmente) dos cosas que aportan calor a un objeto: la convección/conducción de la atmósfera y la radiación del Sol. La atmósfera es un gran contribuyente allí, a más de 300 K en regiones donde incluso comenzaríamos a considerar derretir plásticos en un automóvil. Entonces, la "temperatura de referencia" de un objeto en la atmósfera terrestre es de 300 K.

Agregue a eso otros 1000 vatios por metro cuadrado del Sol y puede tener tanta energía entrando en un objeto que se calienta y eventualmente puede alcanzar temperaturas que pueden derretir el plástico dentro o sobre un automóvil. Esto es especialmente cierto si se trata de un automóvil coupé, que atrapa una atmósfera cálida en su interior.

Pero en el espacio, no tienes esa atmósfera, y este no era un coupé sino un auto descapotable. Por lo tanto, la temperatura de referencia del automóvil cuando está en el espacio no es de más de 300 K sino de 0 K.

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Tenga en cuenta la clara falta de un recinto hermético alrededor de los detalles de plástico

Entonces, mientras que el segundo factor que contribuye, la radiación solar, es de hecho un 30% más alto en el espacio que en la Tierra, la falta del primero, una atmósfera que se calienta, lo niega por completo. Lo más probable es que el coche se congele con el tiempo.

En cuanto a la degradación: sí, eso sucederá con el tiempo. Pero no tanto por la temperatura como por las radiaciones ionizantes. Somos afortunados aquí en la Tierra de vivir bajo un manto protector que es la atmósfera que mantiene alejada la mayor parte de esa maldad. En el espacio... no hubo tanta suerte. Mientras el Roadster rodaba sobre los cinturones de Van Allen durante unas horas antes de ser expulsado definitivamente, algunas personas informaron que ya habían visto daños por radiación en el parabrisas, supongo que algo de "amarilleo" del laminado de plástico.

No se necesita una atmósfera cálida para que un objeto en el espacio sea calentado por la luz solar intensa. La Luna no tiene atmósfera, su superficie se calienta durante el día lunar y se enfría durante la noche.
@Uwe Sí, pero para esto debemos considerar la convección del calor del suelo debajo de la superficie que proporciona una "línea de base" para la temperatura de la superficie de la Luna de la misma manera que lo hace la atmósfera para el Roadster en la Tierra. La temperatura de la superficie de la Luna alcanza los 127 °C y desciende a -173 °C. Entonces, la temperatura media es de aproximadamente -20°C, y si ignoramos el núcleo caliente de la Luna de aproximadamente 1600-1700 K, podemos suponer que en este vecindario es donde está el punto de equilibrio, donde la radiación del cuerpo negro de la Luna equilibra la radiación del Sol.
La transferencia de calor en fluidos o gases se llama convección, en sólidos se llama conducción. En el vacío del espacio, el calor se transfiere únicamente por radiación. No hay líquidos o gases dentro del suelo debajo de la superficie de la Luna. El núcleo caliente de la Luna podría ser parcialmente líquido.
@Uwe Bastante justo: conducción desde la corteza lunar.
¿Qué significa "El automóvil probablemente se congelará con el tiempo". ¿significar? Actualmente, el Roadster no es un líquido, así que... Además, en relación con la radiación ionizante..., también se producirá una degradación significativa debido a la radiación UV más larga no ionizante del Sol. El Sol tiene un desagradable flujo de UV, y gran parte de él no es ionizante pero es muy duro con los polímeros.
@uhoh "Congelar" como en "volverse mucho más frío de lo que es ahora". Y en cuanto a la degradación... sí, eso se menciona en el último párrafo.

El roadster irradiará el calor adicional.

La radiación es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura, por lo que un ligero aumento de la temperatura aumenta enormemente la cantidad de radiación de calor saliente y (sin atmósfera) no hay nada que impida que desaparezca en el espacio.

El punto de fusión del plástico varía mucho, pero me sorprendería que el plástico de los automóviles se derritiera a menos de 200 °C. A esa temperatura, un cálculo general mostraría 6 o 7 veces la radiación saliente que a temperatura ambiente, mientras que la radiación entrante es solo un poco más que el máximo en la tierra.

Además, parte del automóvil estará en la sombra y no recibirá ningún calor directo, pero seguirá irradiando el calor que se ha conducido desde otras partes del automóvil.

Entonces, en resumen, el calor irradiado excederá el calor recibido antes de que se caliente lo suficiente como para derretirse.

¿Le importaría publicar su cálculo del reverso del sobre? Gracias.
Temperatura ambiente = 293K, 200°C = 493K. 493^4/293^4 = 6,79. Supongo que todos los demás componentes de la ecuación son constantes. Pero no soy un experto en esto, así que agradezco cualquier corrección, aunque creo que el argumento general es correcto y no quise implicar que el cálculo fuera exacto (por lo tanto, el sobre).

El Tesla definitivamente se degradará significativamente en esta misión. No está diseñado de ninguna forma para este tipo de misión.

SpaceX/Musk lo saben, y admiten completamente que fue una tontería lanzarlo por el bien de su tontería.

Musk en la conferencia de prensa posterior a la misión dijo que esperaba que no durara mucho.

La gente ya está informando que el parabrisas mostraba daños, antes de que la cámara se apagara.

¿Tienes un enlace a esos informes?
Esto necesita algunas citas.
  1. El tostador está a unos 94 millones de millas del sol. Por el contrario, Mercurio está a unas 35 millones de millas del Sol (casi 3 veces la distancia)
  2. No hay nada cerca del Tesla que retenga el calor. La temperatura máxima de Mercurio es de aproximadamente 800F/425C. El Roadster no debería acercarse ni remotamente a eso, e incluso si lo hiciera, nada mantendría el calor cerca del Roadster.
El espacio no es frío. La temperatura es una cualidad de la materia. El espacio es la ausencia (casi) completa de materia. Por lo tanto, el espacio no tiene temperatura. Y si bien hay pequeñas cantidades de materia en el espacio, el Medio Interplanetario , no es lo suficientemente denso como para ser significativo para esta pregunta.

El coche se degradará (no se derretirá)... lentamente. Como se indicó en otras respuestas, el roadster no se acercará lo suficiente al Sol para que se derrita, sin embargo, de hecho se descompondrá. El químico Richard Sachleben afirma en este artículo de Life Science Radiation Will Tear Roadster Apart que piezas como el parabrisas tardarán mucho en decolorarse y desmoronarse en relación con cualquier material orgánico del automóvil (asientos de cuero, neumáticos de goma) y solo empezar a hacerlo a medida que el plástico en el parabrisas comienza a descomponerse. Él cree que los orgánicos durarán alrededor de un año, pero no da conjeturas específicas sobre el vidrio. Él cree que el automóvil continuará deteriorándose hasta que todo lo que quede sea el marco de metal y probablemente el motor eléctrico.