¿Por qué los pliegues más profundos son mejores para la absorción?

El artículo de noticias de la NASA El nuevo radiador que cambia de forma de la NASA inspirado en Origami describe una técnica para la regulación de la temperatura de la nave espacial que combina una superficie que cambia de forma y un material que cambia la emisividad aplicado a ella.

No entiendo lo que realmente está pasando aquí. ¿Cómo puede una forma ser mejor para enfriar (irradiando hacia el espacio) mientras que otra es mejor para calentar (presumiblemente de la luz solar)? ¿No querrías solo el área máxima? Parece que cuanto más profundos son los pliegues, menor es el área total expuesta al medio ambiente.

Para reiterar , cuanto más profundos son los pliegues, menor es el área de la sección transversal porque la cantidad total de superficie es fija. ¿Es realmente cierto que una sección transversal más pequeña con pliegues más profundos es mejor que esparcida y plana?

Este novedoso radiador controla la tasa de pérdida de calor realizando maniobras de cambio de forma. Los cambios topográficos resultantes podrían lograrse con materiales sensibles a la temperatura como alambre muscular o aleaciones con memoria de forma. A medida que los materiales sensibles a la temperatura experimentan un cambio de temperatura, causado por la electrónica de la nave espacial o la absorción de calor de la Tierra o el sol, el radiador podría cambiar automáticamente su forma para arrojar o conservar el calor.

Cuanto más profundos sean los pliegues o cavidades, mayor será la absorción, explicó Mulford, y agregó que los científicos han investigado el uso de cavidades para afectar la pérdida de calor durante casi 100 años, pero nadie ha abordado el desafío de esta manera. “Origami te permite cambiar la profundidad de estas cavidades en tiempo real, cambiando así la pérdida de calor de una superficie en tiempo real”, dijo.

a continuación: "El profesor asistente de Brigham Young Brian Iverson y el estudiante de doctorado Rydge Mulford se han asociado con el tecnólogo de la NASA Vivek Dwivedi para avanzar en el diseño de un radiador plegable tridimensional, inspirado en el arte del plegado de papel. Todavía en las primeras etapas de su desarrollo, Iverson y Mulford está experimentando con diferentes formas para determinar qué configuración funcionaría mejor como radiador". Créditos: Universidad Brigham Youngingrese la descripción de la imagen aquí

Respuestas (2)

Acabo de ver esto y reconocí mi investigación, ja, ja. Me doy cuenta de que esta es una pregunta anterior, pero quería dar mi granito de arena. El artículo publicado es un poco engañoso al describir la tecnología (lo que me frustra), así que quería aclarar las cosas.

Tiene toda la razón en que el área de superficie finita compensará casi cualquier ganancia de los aumentos en las propiedades de la superficie radiativa. El primer gráfico a continuación muestra cómo cambiarán la absorbencia aparente y la emisividad aparente de las aberturas de la superficie a medida que la V colapsa desde completamente abierta (fi de 180 grados) a completamente cerrada (0 grados) para una superficie de reflexión difusa. Cada línea es para una absorbencia intrínseca diferente que es inherente al material. Como puede ver, la absortividad aparente se aproxima a uno para todos los casos. Sin embargo, como ha señalado, la superficie del radiador está disminuyendo. El efecto neto es que el calor radiativo neto total de hecho disminuye a medida que la superficie colapsa (consulte la Figura 2, que es para la transferencia de calor radiativo neto de una superficie reflectante difusa y varias absortividades intrínsecas diferentes). Sin embargo, esto todavía nos da un control significativo sobre la transferencia de calor del radiador en la dirección opuesta a la que originalmente pretendíamos. También estamos explorando una variedad de superficies que no colapsan a un área de superficie cero o que mantienen un área de superficie determinada mientras cambia el ángulo de la cavidad. Consulte la presentación vinculada a continuación para obtener más información. También he incluido la Figura 3, que muestra cómo se comporta la transferencia de calor de un radiador de reflexión especular (o reflexión similar a un espejo) a medida que el radiador colapsa si la radiación incidente está colimada, o si todo proviene de una dirección (como suele ser el caso). para la irradiación solar).

Consulte las diapositivas 23 a 29 de esta presentación para obtener más información sobre los procedimientos matemáticos y experimentales, etc. Debería haber un artículo pronto que hable sobre el comportamiento de la transferencia neta de calor por radiación con la actuación.

ingrese la descripción de la imagen aquíFigura 1

ingrese la descripción de la imagen aquíFigura 2

ingrese la descripción de la imagen aquífigura 3

¡Vaya, qué bueno que te detuviste y reviviste una vieja pregunta! Leeré esto y tu enlace más tarde hoy. Siempre es bueno tener personas que "trabajan en el espacio" (por así decirlo) para proporcionar información. ¡Espero que continúe viniendo y revise las otras preguntas aquí también! Las etiquetas thermaly thermal-controlpor sí solas enlazan con unas pocas docenas de preguntas. Este, por ejemplo, todavía necesita una mejor respuesta publicada: ¿Qué son estos paneles cuadrados muy grandes en Inmarsat 5?

siguiendo la intuición: cuando un fotón golpea una superficie, es absorbido o reflejado. En una superficie plana, esto es fácil: si el fotón se refleja, se alejará de la nave espacial.
Cuando un fotón viaja hacia una cavidad, tendrá que reflejarse varias veces para salir de la cavidad nuevamente, por lo que existen múltiples posibilidades de que el fotón sea absorbido. El coeficiente de absorción se multiplica por el número medio de reflexiones necesarias para salir de la cavidad.

También estaba pensando que el camino de un objeto tiende a ser recto. En Folded Space, como dices, cualquier desviación / refracción, etc. no tendría una línea recta.
@Hobbes Si el coeficiente de absorción ya es alto, digamos 0.8, y solo la mitad de los ángulos incidentes pueden dar como resultado geométricamente una segunda incidencia, entonces ese es un efecto del 10% (0.8 + 0.16/2, en realidad es 1 - 0.2 - (0.2^ 2)/2). Entonces, está bien, puede ser una pequeña mejora para las cosas oscuras (alta emisividad). Sería más útil para cosas de baja emisividad (colores claros), pero uno no las usaría. Tal vez estoy malinterpretando el aspecto geométrico: pensé que se extiende plano o se pliega de tal manera que el plegado reduciría drásticamente la sección transversal total o Etendu (m ^ 2 sR)?
Tengo el presentimiento de que esto es de lo que estaban hablando. Dado que también están hablando de transiciones semiconductor/metal (en lugar de un material IR casi negro), los materiales pueden tener un alto índice de refracción y, por lo tanto, una reflectividad significativa, por lo que sería beneficioso tener una segunda oportunidad.