¿Por qué los RTG son de diferentes colores?

Respuesta: La tecnología de revestimiento de radiación térmica ha mejorado, por lo que ya no se ven obligados a tener un negro subóptimo en luz visible. Ahora pueden ser blancos y reflejar la luz solar incidente para mejorar la eficiencia termoeléctrica al mantenerse más frescos.

El color no tiene nada que ver con el ambiente. ¡Tiene que ver con el sol!

El MMRTG de Curiosity produce alrededor de 2 kW de potencia constantemente. Una pequeña cantidad de calor se disipa al convertirse en electricidad y otra parte se transporta en forma líquida en tubos para calentar las entrañas del rover en las noches frías.

La eficiencia de la conversión termoeléctrica depende de que las aletas de refrigeración sigan siendo efectivas para disipar el calor. Si las aletas fueran negras, absorberían eficientemente la luz solar y se calentarían más. La hoja de datos del Generador termoeléctrico de radioisótopos de múltiples misiones (MMRTG, por sus siglas en inglés) proporciona un tamaño de 64x66 cm, un cuadrado negro de ese tamaño podría recibir hasta 200 vatios de calor de la luz solar en Marte, y eso sería un serio golpe de eficiencia.

Entonces, la razón por la que los RTG modernos, como el MMRTG, se ven blancos en la luz visible es para que la luz solar no los caliente.

Es cierto que el MMRTG tiene varias características de diseño relacionadas con trabajar en varias atmósferas (planetas y lunas) pero el color blanco visible es para evitar calentarse con el sol.

Este diagrama menciona el recubrimiento Aptek 2711 .

Desde ese enlace (punta de sombrero para el comentario de @DavidHammen ):

APTEK 2711 fue desarrollado para su uso como recubrimiento termoconductor donde se requiere una excelente resistencia a la exposición intensa a la luz ultravioleta .

Total normal emittance (ASTM E-408)
             0.93

Solar absorption vs thickness (ASTM E-903)
               α    mils (0.001 inch)
             0.20        2
             0.185       3
             0.17        4

Aquí hay algo similar mencionado en los comentarios (también encontrado aquí ).

AZ-93: http://www.aztechnology.com/materials-coatings-az-93.html

La aplicación de AZ-93 crea una capa blanca no especular que proporciona un control/protección térmica superior al permitir que solo el 14-16 % de la radiación solar que incide en la superficie externa de la nave espacial sea absorbida a través de los sistemas interiores mientras emite el 89-93 % de la radiación solar. calor interno generado al frío vacío del espacio. Al incorporar un sistema de pigmento altamente estabilizado con un aglutinante de silicato, esta pintura para naves espaciales/satélites forma un recubrimiento cerámico flexible que ha sido probado una y otra vez y ha demostrado ser estable en la dureza del entorno espacial. AZ-93 ha sido expuesto por la NASA a una fluencia de oxígeno atómico (AO) de 5,6 x 1022 átomos/cm2, radiación de partículas cargadas de 4,5 x 1015 e-/cm2,

menciona

Thermal Emittance (ε_t)    0.91 ± 0.02
Solar Absorptance (α_s)    0.15 ± 0.01 at ≥ 5.0 mils thickness
Use Temperature Range     -180 C to 1400 C

Por lo tanto , estos recubrimientos son "blancos" en luz visible con aproximadamente un 85 % de reflectancia, pero "negros" en infrarrojo térmico con una emisividad de aproximadamente 0,91 (lo que también significa que solo reflejaría aproximadamente un 9 %).

De Sistemas de energía de radioisótopos para la exploración espacial :

Un modelo en corte de un generador termoeléctrico de radioisótopos de múltiples misiones (MMRTG). Los bloques rojos verticales en el centro son módulos de fuentes de calor individuales y las aletas blancas a ambos lados son radiadores.

La gran diferencia entre las dos aletas RTG más oscuras (negra y gris) y las aletas RTG blancas es que las aletas blancas estaban destinadas para su uso en una atmósfera (Marte). La presencia de una atmósfera, incluso tan difusa como el aire marciano, permitiría una mayor transferencia de calor desde las aletas RTG a través de la convección y la conducción, en comparación con las versiones espaciales que dependerían completamente de la radiación para transferir calor.

La transferencia de calor por radiación se ve afectada por el color y probablemente sea la razón de las diferencias de color.

Elaboraré más algunos de los puntos en otras respuestas y proporcionaré algunos antecedentes adicionales.

Para decirlo de la manera más simple posible, una buena pintura blanca para naves espaciales como AZ93 (pigmento ZnO en un aglutinante de silicato) es muy blanca en el visible donde responde el ojo. También donde se encuentra la mayor parte de la energía del sol. Entonces, la pintura blanca refleja la luz del sol mientras absorbe solo una pequeña cantidad (como del 10 al 15 %). Ahora, lo que es importante está en el rango de longitud de onda infrarroja donde no se puede ver, la pintura blanca es NEGRA, como realmente negra. Tiene una absorción superior al 90% en el IR y más allá (más allá de unas pocas micras). El calor corporal alcanza un máximo de alrededor de 10 micrones como referencia. Una absorción del 90% también significa que en el IR la "pintura o revestimiento blanco" también emite radiación en torno al 90% de un cuerpo negro ideal.

Lo sentimos, pero esto puede ser confuso al principio. En pocas palabras, la energía que entra [a una determinada longitud de onda] debe salir. A la misma longitud de onda, la absorbancia es igual a la emitancia; en otras palabras, no puedes crear energía por transferencia de calor; eso es a menos que te preguntes en Quantum Field y luego todas las apuestas estén canceladas. Además, la radiación del cuerpo negro es una función de las cuatro potencias de la temperatura, por lo que la pintura blanca visible puede arrojar mucho calor en la región infrarroja. En general, un radiador de control térmico ideal reflejaría toda la luz solar incidente (baja absorción solar, alta reflectancia) y la radiaría en el IR (radiación de cuerpo negro a una tasa muy alta). Las pinturas blancas para naves espaciales son muy buenas para esto, también los espejos de segunda superficie (lado de cuarzo expuesto) y el teflón plateado (teflón expuesto). Tengo muchos buenos esquemas que ayudan a explicar esto,

Tenga en cuenta que si no está expuesto a la luz solar, entonces funcionará un revestimiento negro sólido, que es un buen revestimiento/pintura negra. También debe ser estable en el entorno espacial, como el daño de los rayos UV solares, la radiación de partículas de alta energía (electrones y protones) y las órbitas LEO (oxígeno atómico).