TLDR: Si desea arrojar basura sobrecalentada por la esclusa de aire en lugar de que su nave se vea como un disipador de calor gigante, hágalo.

La pérdida de calor debido a la radiación (en vatios) es$q = \epsilon \sigma T^4A$.

• $\epsilon$es la emisividad del objeto, una relación de 1 (cuerpo negro, radiador perfecto, a 0).
• $\sigma$es la constante de Stefan-Boltzmann, sobre$5.6703 × 10^{-8}$
• $T$es la temperatura del cuerpo en kelvins
• $A$es el área de la superficie

Supongamos que sus fantásticos viajeros espaciales tienen radiadores perfectos ($\epsilon = 1$) hecho de algo que no se derrita demasiado fácilmente, por lo que está a 2000 K y tiene muchas paletas en forma de aletas (como los disipadores de calor de la CPU), por lo que tiene un área de superficie alta, digamos 1000 m ² . Entonces, la potencia que puede disipar es de 907 MW, o aproximadamente del tamaño de un pequeño reactor nuclear. Eso suena como mucho, pero esta es una nave espacial . Supongo que tiene cosas geniales de ciencia ficción como grandes motores brillantes, tal vez unidades superluminales, armas láser, escudos... muchas cosas que ni siquiera funcionan de acuerdo con nuestra comprensión de las leyes de la física. No es exagerado para mi imaginación decir que el reactor de esta nave produce 100,000 MW. Tal vez sea un reactor de antimateria o un híbrido hiperdenso de fusión y agujero negro. ¿Qué diablos vas a hacer con todo ese calor?

Vaporizar el agua y ventilarla.

El agua tiene un calor específico increíblemente alto, la cantidad de calor que se necesita para elevar su temperatura 1 grado. Según esta tabla , el agua a 2000°C y 25 MPa tiene una entalpía de unos 7 MJ/kg. Entonces, para disipar el calor de su reactor de ciencia ficción de 100,000 MW, debe desechar alrededor de 14,000 kg de agua por segundo . En el lado positivo, es posible que no necesite nada más para sus motores. En comparación con mi enorme disipador de calor de 1000 m ² , necesitaría unos 130 kg de agua por segundo. En realidad, nunca vamos a llevar tanta masa extra al espacio. En tu historia, tal vez lo recojas de un gigante gaseoso súper frío (¿Neptuno?). Más dispositivos de trama, ¡sí!

Antes de que preguntes, analicé los números de tungsteno y, a 6200 °C, más allá de su punto de vaporización, un kg de tungsteno tiene una entalpía de ~5 MJ. Ese es el mismo orden de magnitud que el agua. Entonces, aunque el tungsteno tiene probablemente el símbolo atómico más genial (W) y un nombre perverso, no es mejor que el agua cuando se trata de descargar calor.

Como recurso argumental me parece genial tu idea. Y como ingeniero no supera los límites de mi imaginación. De hecho, creo que es más plausible que FTL y muchas otras cosas de ciencia ficción. He estado viendo Star Trek, la serie original, y lo que me ha estado molestando más que cualquier otro murmullo técnico es este mismo problema. El Enterprise con todo su motor warp, transportadores y replicadores debería convertirse en una bola gigante de plasma solo con el calor residual. Si me está diciendo que sobrecalientan su basura y la arrojan al espacio, volveré a disfrutar de la fotografía dramática y la entrega de primera línea.

Gracias.

Utilice cualquier material ferromagnético.

Si desea una combinación entre un método de refrigeración basado en consumibles y la viabilidad técnica, utilice un material ferromagnético, por ejemplo, hierro.

Usando calor residual, derrita el metal y rocíelo en el espacio para descargar el calor. La alta proporción de área superficial a volumen de las gotas permitirá que el metal líquido se enfríe rápidamente (irradiando el calor residual al espacio). Ahora, utilice un electroimán para recuperar la mayor parte del metal enfriado para su reutilización.

Varias ventajas aquí:

1. La capacidad de enfriamiento no se cuantifica lanzando ladrillos discretos de material al espacio. Es completamente ajustable.
2. Puede marcar la cantidad de metal recuperado para que se adapte a su historia o incluso hacer que el ingeniero de su barco modifique la recuperación sobre la marcha para sacarlos de un apuro.
3. Puede ofrecer una pequeña cantidad de protección contra micrómetros dependiendo de la densidad de la nube.
4. El campo magnético para el retorno del material de enfriamiento puede funcionar como un escudo contra la radiación.
5. Como mencionó SPavel, el material de enfriamiento adicional se puede recolectar fácilmente de otras naves o (en algunos casos) de asteroides. Coge los escombros y tíralos al crisol.
6. Se verá genial. El metal líquido saldrá de tu nave y regresará a lo largo de las líneas del campo magnético.

^{Fuente de imagen}

Un concepto similar se utilizó en la novela Saturn Run . Aunque usaban cintas de metal que estaban enrolladas.

Tal método podría ser necesario para una nave espacial porque simplifica el almacenamiento de radiadores de alta capacidad al atracar o entrar en la atmósfera. La suspensión magnética del material de su radiador es un método muy eficiente para los barcos que a veces no necesitan tener grandes áreas de superficie.

Querría evitar el uso de radiadores cuando esté bajo fuego, los radiadores son bastante delicados y se destruirían. Así que esto probablemente sería más una aplicación militar que comercial.

La razón por la que los disipadores de calor no se expulsan es porque están perdiendo masa, ¡masa que presumiblemente cuesta una tonelada de dinero sacar de un pozo de gravedad! Pero puede salirse con la suya expulsando una corriente de fluido sobrecalentado (vapor, algún otro gas, tal vez metal fundido), ¡pero luego tiene un cohete de empuje secundario en su nave!

Pero esto no resolverá su problema subyacente, su planta de energía o lo que sea que todavía genera calor que tiene que ir a alguna parte, por lo que un concepto de "disipador de calor ablativo" pone un límite de tiempo firme en las operaciones. Probablemente sea más fácil aislar y aislar un disipador de calor "al máximo" para enfriarlo y reutilizarlo más tarde que tirarlo y tener que reemplazarlo.

Aparte del combate, la única vez que pude ver que esto es valioso sería en un entorno que no permite el enfriamiento radiativo, como operar en/cerca de una estrella o en un entorno de alta radiación. Normalmente, probablemente podría crear un escudo contra la fuente de energía, permitiéndole irradiar el exceso de calor hacia la sombra del escudo (algo así como lo hicieron en la película "Sunshine", IIRC), pero si esto no fuera posible, entonces usted probablemente podría tener una nave totalmente aislada que tuviera que expulsar masa de desecho sobrecalentada para deshacerse de ella. Esto funcionaría hasta que se les acabara la masa de refrigerante, luego estarían tostados a menos que llegaran a un área protegida para comenzar el enfriamiento radiativo y reabastecerse de material refrigerante.

Además, desde una perspectiva en el universo, puede haber buenas razones por las que las organizaciones gubernamentales/militares EVITAN que los barcos comerciales tengan sistemas de refrigeración que no sean basados ​​en radiadores. Tener radiadores expuestos limitará drásticamente la utilidad de combate de una nave espacial comercial y facilitará el seguimiento a través del espacio (si los radiadores están espaciados alrededor de la nave). Además, facilitaría la desactivación y el apagado. Aparte de los pequeños disipadores de calor de emergencia de respaldo, sería bastante tranquilizador para los gobiernos que los barcos comerciales no puedan convertirse repentinamente en una armada rebelde.

Suficientemente bueno...

Como han señalado otras respuestas, la radiación probablemente sea lo suficientemente buena para su nave la mayor parte del tiempo, suponiendo que tengan algo parecido a un radiador de cuerpo negro. Para la mayoría de las funciones de su nave, tener algunas aletas grandes en el exterior arrojando calor al espacio será el comportamiento predeterminado. Es simple y hace el trabajo. Normalmente...

hasta que no lo sea

Entonces, ¿qué tipo de escenarios atípicos podrían hacer que el disipador de calor sea ineficaz o inutilizable?

El primero que me viene a la mente es el sigilo. El espacio es grande, y la distancia entre las cosas es tal que tendrás que confiar en algo mejor que un catalejo antiguo para encontrar lo que estés buscando. La radiación del calor es uno de los signos evidentes de actividad si está buscando un barco. Entonces, si está tratando de esconderse de otras naves, esos disipadores de calor serán banderas grandes y brillantes que indicarán su ubicación. Reemplazarlos con un disipador de calor interno podría ayudarlo a evitar la detección, y deshacerse de uno o más disipadores de calor "llenos" podría actuar como una especie de sistema de señuelo mientras escapa.

Otro buen momento para usar esos disipadores de calor desechables es cuando tiene alguna función de nave que requiere mucha más energía de lo habitual. Tal vez tengas un arma particularmente fuerte, pero dispararla sobrecargaría tus disipadores de calor habituales. Al igual que su referencia de Mass Effect, los lavabos desechables podrían usarse como una especie de limitador incorporado para el uso de esa arma.

O tal vez tenga la capacidad de overclockear ciertos componentes de la nave en general, pero necesita una disipación adicional para no dañar nada. Mejora tus escudos, haz funcionar tu motor al 125 % de potencia o convierte un láser normal en uno de los súper tiradores anteriores. De hecho, consideraría que esta es la mejor razón para tener/necesitar disipadores de calor desechables, porque entonces su gestión se vuelve mucho más importante. Tener un par a la mano podría sacarte de varias situaciones de cabello diferentes, y quedarse sin cabello en un momento crítico brinda buenas oportunidades para el drama.

Reutilizable vs Desechable

Otra cosa a tener en cuenta es que dependiendo exactamente de cómo se usen los disipadores de calor adicionales, no tienen que ser estrictamente desechables. Si se usan normalmente, puede hacer que acumulen un nivel de calor seguro para el material, luego, cuando tenga tiempo, colóquelos en el espacio para que se enfríen. Tal vez arrástrelos detrás de usted con una especie de atadura.

Por el contrario, puede usarlos más allá de esa temperatura segura para el material si está desesperado, lo que podría terminar destruyéndolos y haciéndolos inútiles en el futuro. Una vez más, se puede ver cómo ese tipo de tensión puede conducir a un buen drama en una historia. ¿Quema su último disipador de calor de repuesto para sobrecargar algo, o intenta arreglárselas con menos energía para poder reutilizarlo más tarde?

La radiación de calor al espacio se realiza a través del antiguo mecanismo de los radiadores. El transbordador espacial tenía un par de paneles de radiadores integrados en las puertas de la bahía de carga (por lo tanto, las puertas siempre estaban abiertas una vez en órbita) y la ISS tiene algunos radiadores de tamaño bastante impresionante (aunque mucho más pequeños que los espectaculares paneles solares).

ISS mostrando paneles solares y radiadores desplegados

Para naves espaciales ordinarias, barcos de carga e incluso barcos militares en un crucero normal, esto será suficiente. El cálculo de la superficie del radiador que necesita se puede realizar mediante las fórmulas proporcionadas en el siempre útil sitio de Atomic Rockets aquí . No hay ningún tipo de respuesta general, ya que el área del radiador tendrá que calcularse sobre la base de cosas como qué tipo de sistemas se están utilizando, qué tan grande es su tripulación, etc.

La razón para usar disipadores de calor en lugar de radiadores provendría de situaciones no estándar. Las naves espaciales militares que se despliegan para la batalla pueden preferir tirar de sus radiadores para evitar que salgan disparados de la nave. Al mismo tiempo, también están mejorando los equipos de alta energía como los láseres, que generarán una gran cantidad de calor residual (una vez más, variará según el tipo de láser que se utilice). Todo este calor debe ir a alguna parte, por lo que los disipadores de calor son el camino a seguir. Para las naves espaciales civiles, el aerofrenado a velocidades interplanetarias ejercerá una gran presión sobre los escudos térmicos, pero una vez más, las condiciones no permiten que se use un radiador desplegado durante el aerofrenado, por lo que un disipador de calor sería apropiado para este tipo de barcos también.

Una vez más, no existe una ecuación "única para todos", ya que necesita saber cuánto calor debe absorberse, qué tiempo tiene (tanto para absorber calor como, si es necesario, expulsarlo a través de los radiadores redistribuidos) e incluso qué materiales está utilizando en su disipador de calor. Se podría fabricar un disipador de calor de baja tecnología y muy baja eficiencia simplemente apilando rocas en una gran cavidad y bombeando refrigerante caliente en su interior (algunos viejos sistemas de calefacción térmica solar para el hogar hacían exactamente eso), mientras que otros materiales como sales de cambio de fase o incluso grandes tanques de También se podría usar agua o hidrógeno, con niveles de eficiencia muy diferentes.

Una cosa que debe considerar es que para la mayoría de las naves espaciales en un futuro medio plausible, la " Ecuación de la tiranía o el cohete " controlará el diseño de la nave espacial. Si bien las ecuaciones son relativamente fáciles de hacer, las consecuencias se pueden resumir en la expresión "cada gramo cuenta". La masa adicional dedicada a los disipadores de calor significa que el rendimiento de la nave se ve afectado o debes construir una nave incluso más grande, en una espiral ascendente. Los disipadores de calor eyectables tienen un cierto "estilo", pero la masa adicional de tuberías de refrigerante, acopladores, válvulas, desconexiones rápidas y los ejes para expulsar el disipador de calor tendrán un efecto muy negativo en el rendimiento de los barcos.

Lo que realmente quiere hacer es poder reutilizar los sistemas existentes para ayudarlo. ¡Afortunadamente, puedes hacer esto!

Si su nave funciona con un reactor nuclear o de fusión, además del combustible nuclear habrá mucha masa de reacción. El hidrógeno es el mejor en términos de rendimiento, pero los barcos pueden optar por usar agua, ya que es barata y está fácilmente disponible en todo el sistema solar. Dado que el agua debe ser líquida, ya habrá un sistema de tuberías de calor que atraviesan los tanques de agua, y los tanques tienen todas las tuberías asociadas necesarias para llenarlos y drenarlos. Durante una batalla espacial, el calor se desvía hacia el tanque de agua y el agua absorbe gradualmente el calor. Puede seguir agregando más calor hasta que el agua comience a hervir (y si está dispuesto a absorber el golpe de masa, puede hacer que los tanques puedan presurizarse para permitir que el punto de ebullición se eleve artificialmente por encima de 100 C). En algún momento, sin embargo, estás lidiando con una bomba potencial, por lo que el Capitán ordenará "ventilar vapor", y el exceso de calor abandona el barco en una corriente de vapor de agua sobrecalentado. Esto incluso podría ser a través de la campana del motor principal, lo que también proporciona un poco de empuje de combate.

La desventaja de este esquema es que ahora le falta mucha masa de reacción, sin importar la cantidad de masa de reacción que se haya ventilado y, por supuesto, el vapor sobrecalentado podría causar corrosión o dañar las piezas del motor cuando se ventila (si elige ventilar a través de la boquilla del motor). babor, recuerde que se aplicará un empuje fuera del eje al barco).

Razones para no usar radiadores simples

sigilo _ No querrás transformar tu nave en una bengala infrarroja que transmita tus posiciones a todos y cada uno.

Desgaste y rotura . Cuando opere en zonas hostiles, o incluso si el espacio está razonablemente "polvoriento", no querrá tener radiadores frágiles y tubos de enfriamiento posiblemente llenos de fluidos en el casco.

alternativas

El "disipador de calor desechable" requeriría alguna sustancia con una capacidad térmica muy alta (calor específico por masa), o capaz de resistir a temperaturas muy altas. En el primer caso puedes usar agua, o un poco mejor, amoníaco (aunque sea tóxico). Para los sólidos se puede utilizar litio, que funde a 450 K; el aluminio se funde a más del doble, pero tiene una cuarta parte de la capacidad térmica del litio. Rociar vapores sobrecalentados podría duplicarse como propulsión.

Al mismo tiempo, expulsar perdigones sobrecalentados no es demasiado sigiloso.

Refrigeración por láser de unobtainio. Hay sustancias, como el agua , donde la energía láser puede inducir una transferencia de energía vibratoria desde los modos que llamamos "temperatura" a modos más exóticos. El resultado neto es una disminución de la temperatura y la capacidad de ingerir calor adicional. Lo que necesita es alguna sustancia como el fluoruro de unobtainio, que exhibe la misma frialdad láser del agua, pero mucho más . Entonces tienes tu sumidero de calor no necesariamente descartable. Podrías hacer esto con agua, pero necesitarías mucha. ¿Por qué descartaría entonces el condensador de calor "completo"? Bueno, porque después de un tiempo, esos exóticos modos vibratorios decaen , el calor reaparece y el condensador de calor explota .. Los compuestos de fluoruro son una pesadilla para manejar, por lo que los condensadores podrían funcionar como minas espaciales para los incautos, si logras arrojar algunos en la trayectoria adecuada durante una persecución severa.

Pero aún no son muy sigilosos (bueno, lo son , hasta ya menos que los sobrecargues más allá de la capacidad de los radiadores pasivos y te veas obligado a desecharlos).

enfriamiento superradiativo . Tienes un bote lleno de energía térmica de bajo nivel. Esto irradiará de acuerdo con la ley de Boltzmann, a un ritmo no tan grande. Entonces, lo que haces es bombearlo a una temperatura más alta. Para hacerlo, necesita gastar energía adicional , por lo que ahora debe deshacerse de un bote y medio. Pero al duplicar la temperatura, la tasa de emisión se multiplica por dieciséis. A cuatro veces la temperatura original (en grados Kelvin), se obtiene un aumento de 256 veces en la emisión. Ahora, un pequeño radiador puede eliminar mucho calor. Además, puede hacerlo de forma direccional . Coloque el radiador en el foco de una parábola y obtendrá un rayo de calor que puede alejarse de la mayoría de los ojos curiosos... posiblemente no de inmediato , o el Gegenscheinaún podría ser detectable.

Para recapitular, puedes:

• en relax, irradia a través de radiadores pasivos de bajo coste.
• cuando tenga cuidado, enfríe los radiadores y envíe el calor a través del enfriamiento superradiativo.
• cuando necesita sigilo, por períodos cortos, bombea el calor internamente en sumideros de calor y espera poder descargar el calor normalmente
• si se sobrecargan, el sigilo se va al infierno de todos modos, y tienes poco tiempo antes de desecharlos; o puede ventilar amoníaco o agua para eliminar el calor y hacer una "descarga de emergencia".

Recuerdo una especie de "enfriador láser" que usa un sistema de propulsión láser de rayos X que se usa en Sundiver de David Brin .

También recuerdo una historia posiblemente en la Liga Polesotécnica de Poul Anderson en la que un barco estaba tratando de enmascarar su calor, pero fue traicionado por el calor que había liberado horas antes: al viajar a la velocidad de la luz, causó un efecto de excitación detectable. han requerido CCD de handwavium, sospecho] en el polvo de un sistema solar. Puedes hacerte una idea de cómo se habría visto observando los ecos de la nova de V838 Monocerotis (aparecen como material expulsado de la estrella, pero la NASA dice que no lo son ).

(Desafortunadamente, en el espacio nadie puede escucharte gritar, pero parece que todos pueden verte tomar una descarga de calor. Y con las distancias planetarias en juego, se deben considerar los efectos de la velocidad de la luz).

Usa la aspiradora para ayudar a enfriar la nave. Específicamente, tenga varios espacios cerrados o en su mayoría cerrados que sean transparentes a los infrarrojos y que se bombeen al vacío. Use agua para absorber el calor y luego rocíe el agua en esta cámara de vacío.

Debido a que el agua hierve a una temperatura muy baja (-67 C) en el vacío, se convertirá en vapor y luego se cristalizará en hielo a medida que el calor se irradia al espacio, antes de adherirse a las paredes de la cámara. Cuando la cámara ya no tiene suficiente vacío, el agua se desvía a la siguiente cámara. Luego se recoge el hielo y la cámara se vuelve a bombear a un estado de vacío para la siguiente ronda.

Podría hacer esto con bastante facilidad ventilándolo al espacio una vez que se haya extraído la mayor parte de la atmósfera. Habría algunas pérdidas, y es posible que la nave necesite comerse un cometa de vez en cuando.

Para la tensión dramática, podría tener un accidente que ventile una gran cantidad de agua al espacio, por lo que se debe encontrar una fuente de agua rápidamente antes de que las cosas comiencen a sobrecalentarse.
Esto se puede prolongar un poco apagando los sistemas no esenciales.

Los disipadores de calor solo son viables para descargar una cantidad limitada de calor, su capacidad está limitada por el material y la temperatura alcanzable.

No usamos disipadores de calor en aplicaciones que necesitan un funcionamiento continuo, excepto en los casos en los que el disipador de calor se puede reabastecer continuamente (por ejemplo, enfriamiento de agua de río para centrales eléctricas).

El principal problema con el uso de un disipador de calor para naves espaciales es que presumiblemente las naves espaciales usan mucha energía y, a su vez, generan mucho calor para descargar. Esto no combina bien con el hecho de que lo que sea que uses como disipador de calor agregará peso a la nave, lo que a su vez aumentará la producción de energía necesaria.

Algunos gases, agua y plasma tienen una alta energía por unidad de masa para calentar (llamada https://en.wikipedia.org/wiki/Heat_capacity#Specific_heat_capacity ), pero los gases tienen el inconveniente de aumentar la presión con la temperatura y los plasmas ya están calientes . para empezar y, por lo tanto, difícil de contener a granel. Eso deja sólidos y líquidos como materiales utilizables, y estos generalmente se limitan a alrededor de su punto de ebullición o el punto donde se descomponen químicamente (de cualquier manera, se convierten en gases en algún momento).

Si nos fijamos en el agua, por ejemplo, tiene una capacidad calorífica específica notablemente excepcional. Pero aún así, para descargar cantidades realmente grandes de calor (hablando de al menos gigavatios aquí, probablemente más) necesitas mucha agua.

Eso hace que los disipadores de calor no sean una buena opción para deshacerse del calor que se produce continuamente, los radiadores son el camino a seguir.

Sin embargo, los disipadores de calor recuperables son una forma excelente de amortiguar picos cortos en la producción de calor, por lo que los disipadores de calor posiblemente se emplearían para enfriar sistemas que producen grandes cantidades de calor en ráfagas muy cortas (por ejemplo, armas). El disipador de calor absorbe la mayor parte del calor, luego un sistema de enfriamiento irradia el calor almacenado en el disipador con el tiempo y el sistema está listo para funcionar nuevamente.

Por lo tanto, en las naves espaciales, es más probable que los disipadores de calor se empleen en una función de amortiguación, no como método principal de eliminación de calor.

Para los disipadores de calor, querrá sustancias con la capacidad calorífica más alta (la cantidad de calor que necesita para subir en un nombre templado y bastante autoexplicativo).

Actualmente son... Agua y amoníaco. El amoníaco es lo que usa la ISS para transportar el calor a sus radiadores: https://www.nasa.gov/mission_pages/station/structure/elements/radiators.html#.WHO_gFPJyHs

Hay una serie de tubos que se enrutan a través de los radiadores y el amoníaco circula a través de los tubos.

Entonces podría conectar sus disipadores de calor directamente a sus radiadores. ¡Conveniente! Sobre todo teniendo en cuenta que los radiadores funcionan mejor cuanto más calientes están (ver ley de Steffan-Boltzmann ).

Ahora, ¿cuándo necesitarían expulsar sus disipadores de calor? Depende

El concepto de disipador de calor tiene que enfrentarse a una verdad: el calor vuela lejos de donde hace calor.

Tienes que empujar el calor hacia un disipador de calor, y eso cuesta energía. Y producir esa energía generalmente viene con calor residual (depende de su fuente de energía, y aquí está en el rango de ciencia ficción). Eventualmente, estarás produciendo tanto calor como empujando. En ese momento, solo debe dejar de empujar y dejar que el disipador térmico esté por un tiempo hasta que se enfríe.

Pero tal vez sus disipadores de calor (que probablemente serían esencialmente tanques de gas presurizados) explotarían antes de alcanzar ese punto de equilibrio. Luego, su capitán espacial debe tener en cuenta la posibilidad de expulsar el disipador de calor.

El combate sería la razón principal por la que esperaría expulsar masa para eliminar el calor.

Suponga que tiene armas basadas en energía. La ley del cuadrado inverso dicta que son mucho más efectivos a corta distancia. Así que absorbes la energía de los disparos de tu oponente (y la usas para sobrecalentar el agua). El agua expulsada actúa como un chorro de maniobra para acelerar más rápidamente. Entonces absorbes la energía de un ataque y la usas para acelerar a una posición donde tus armas hacen mucho más daño.

Analicemos esto un poco.

¿Qué condiciones harían necesarios los disipadores de calor desechables?

Como ya se ha señalado: combate y sigilo. Los radiadores pueden dañarse y le darán a tu nave una señal de calor grande y agradable que se destacará contra el vacío del espacio (suponiendo que los propulsores de tu nave no lo hagan ya). En su lugar, descargue ese calor en un disipador de calor interno y será mucho más difícil de detectar.

Entonces, para usar su idea original, un buque de carga podría usar disipadores de calor desechables para evitar que los piratas espaciales los detecten o, si se trata de carga ilegal, las autoridades. En cuanto al combate, las naves pequeñas/medianas podrían usarlos para evitar ser detectados por los enemigos, y las naves más grandes... Hablaré de eso más adelante.

¿Cuánto calor necesitaría generar la nave y qué requeriría tanta energía?

Nuevamente, como se ha dicho, el fuego láser sostenido acumulará muy rápidamente una gran cantidad de calor en exceso que, idealmente, tendría que descargarse en los disipadores de calor. Durante el vuelo normal, es posible que los disipadores de calor no necesiten absorber demasiada energía, o incluso si su nave también tiene radiadores, pero eso es bueno, ya que no desea expulsar y reemplazar los disipadores de calor cada cinco minutos. .

¿De qué estarían hechos sus disipadores de calor?

Sea lo que sea, debe poder almacenar la mayor cantidad de calor posible, por lo que se puede obtener una sustancia con el punto de fusión o la capacidad térmica más altos. La respuesta obvia es algún tipo de unobtainio, pero en su defecto, podría optar por tungsteno o litio, como se ha sugerido, o simplemente H2O.

[Tener radiadores es] aburrido.

Honestamente, siento que simplemente expulsar los disipadores de calor gastados también es un poco aburrido. Vamos a armarlos. En lugar de un gran disipador de calor, tenga muchos más pequeños en todo el barco: serían más fáciles de encajar en el diseño, más fáciles de desechar y reemplazar, y más fáciles de usar para lo que tengo en mente aquí.

Teniendo en cuenta todo lo anterior, los disipadores de calor probablemente se utilizarían al máximo durante los escenarios de combate. Coloque un cañón de riel futurista en su buque de guerra y luego puede expulsar los disipadores de calor gastados (si no tiene nada a lo que dispararlos, o para actuar como señuelos como sugirió @D Spetz), o cargarlos y dispararlos a barcos enemigos . Un gran trozo de metal calentado a varios miles de grados centígrados y viajando a Dios-sabe-qué-velocidad va a causar bastante daño.

El material disipador de calor tiene sentido en algunas aplicaciones. Antes de continuar con eso, primero debemos aclarar algo.

Nunca, nunca puedes tener sigilo en el espacio.

Eres un objeto material en un mar de nada. Todos y cada uno de los sensores activos y pasivos podrán detectarlo, desde RADAR hasta LIDAR hasta un simple telescopio. Peor aún, estás literalmente brillando en el espectro IR debido a tu calor residual. Entonces, ¿por qué no pintas tu nave de negro, la ocultas al RADAR y enfrías el casco a unos K por encima del cero absoluto?

Porque no puedes. Incluso si logra que sus sistemas internos funcionen con solo unos pocos vatios de potencia con una eficiencia del 99,99 %, probablemente volará cerca de un reactor de fusión a escala estelar llamado Sol , que lo baña constantemente en rayos infrarrojos y radiación de luz visible. Eso es mucho flujo térmico con el que lidiar, y en el espacio eso significa Radiadores.

Podrías decir que puedes volcarlo todo en los disipadores de calor y desecharlos, y tienes razón, pero aún no llegas a ningún lado. Lanzar un disipador de calor anuncia su posición con una llamarada mil veces más caliente que su propia firma. Encender sus motores para alejarse de él crea una columna de escape sobrecalentada y crea cantidades masivas de calor del motor para que se hunda, expulse y vuelva a huir.

TL; DR, Stealth es un juego perdedor

Aquí es donde los disipadores de calor desechables tienen sentido

Batalla

Las armas generan calor, y los reactores que las alimentan generan más. Puedes usar radiadores absolutamente titánicos para deshacerte de él, pero esos son enormes y frágiles. En su lugar, utilice algún tipo de refrigeración de ciclo abierto para aumentar el rendimiento de los radiadores más pequeños. Quítese de la cabeza la idea de los clips térmicos, tiene mucho más sentido rociar los radiadores con agua o pasar refrigerante prescindible a través de un circuito de enfriamiento secundario que se ventila al espacio.

Las ventajas son dos: primero, puede reutilizar sus radiadores pequeños, livianos y de baja demanda. En segundo lugar, y más interesante, es que obtienes una especie de sigilo con esto. Ahora eres una firma de calor contra una nube de gas caliente. Elegir su pequeña y genial firma de esa enorme nube caliente no será trivial.

Picos de demanda

Motores de fuego. Arrancando el reactor al 100%. Uso de la cafetera. Cualquier cosa que genere calor residual y consuma energía, pero que no esté encendida durante la mayor parte del viaje. El mismo enfoque que la batalla: Enfriamiento de ciclo abierto pasando líquidos de alta capacidad térmica sobre o a través de sus radiadores existentes y descargándolos al espacio. La ventaja de esto es que ahorra la masa y la fragilidad de un enorme radiador que no utilizará el 99% del tiempo. La desventaja es que el uso de estos sistemas ahora está limitado por la cantidad de refrigerante desechable que puede ahorrar.

Emergencias

Esto es como Spike Demands, pero con un giro: algunos de los radiadores normales están dañados o destruidos. El reactor necesita 4 radiadores operativos o se derretirá, pero solo dos funcionan. ¿La solución? Cambie los dos restantes al modo de ciclo abierto, gastando su refrigerante limitado para mantenerlo activo durante unas horas más. Tiene las mismas desventajas de Spike Demands, pero esta vez son sistemas de misión crítica. La ventaja es que obtiene mucha tensión dramática al estilo del Apolo 13, pero en lugar de apagarse para ahorrar batería, se apaga para ahorrar refrigerante para que el reactor de fusión no se convierta en una nova.

El poder es energía. El calor es energía. Idealmente, simplemente reciclaría el calor residual para recargar su unidad y ahorrar combustible. Si tiene demasiado calor en la batalla, utilícelo para alimentar sus escudos o armas: caliente su munición cinética y dispárela al enemigo o convierta el calor en electricidad para alimentar sus cañones de riel. En Stargate Atlantis, los Ori usaron el bombardeo de su escudo (y la detonación de una bomba nuclear) para impulsar el crecimiento del propio escudo, hasta que el escudo encerró completamente el planeta.

En The Mote in God's Eye de Larry Niven (¿y Jerry Pournell?), el campo de Langston modificado por los pajeños se expandió a medida que se calentaba para crear una mayor superficie de radiador, extendiendo así la vida útil y mejorando la eficiencia del escudo (aunque a medida que los pajeños deformado en la atmósfera exterior de un gigante rojo, el área de superficie más grande fue una gran desventaja, pero estos tipos están pensando demasiado pequeño (¡y Niven soñó con Ringworld!)

Si realmente necesita irradiar mucho calor, simplemente despliegue una hoja gigantesca (¡quiero decir gigantesca!) Material de conducción detrás de su barco (como algo hecho de nanotubos de carbono como Vanta-Black). Puede tener unas pocas moléculas de espesor, tendrá un área de superficie masiva para amasar y se puede retirar después de su uso. Puede tener una superficie ESTUPENDA. MILES de kilómetros cuadrados si es necesario. No arrastrará tu nave ya que estás en el vacío. Aparecería en el alcance de su enemigo como infrarrojo, tal vez presentando un objetivo enorme pero sin sentido. También podría desplegarlo alrededor de su nave para enmascarar su propia firma de calor como una herramienta sigilosa si se enfriara al mismo nivel que el espacio local.

Lo más probable es que necesite algo de ese tamaño para recolectar energía solar o luz de las estrellas o como una vela de luz. Las máquinas modernas son bastante eficientes en el uso de su energía, pero hay que obtener la energía de alguna parte.

El juego de PC Elite:Dangerous usa exactamente este mecanismo para hacer que la nave sea más difícil de detectar. No sé si esa es la fuente de tu curiosidad o por qué nadie más lo menciona. Creo que es un sistema irrazonable para usar continuamente solo por la masa de los disipadores de calor requeridos que tendrá que transportar y luego descargar. En pocas palabras, incluso si lo calienta diez veces más de lo que su motor/nave se habría calentado por la energía de la que desea deshacerse, deberá ser el 10% de la masa de su motor/arte. Eso es bastante significativo. Podría ser aceptable para un truco único en un punto clave, o incluso ampliado a un par de cargas, pero el número siempre sería muy limitado y su uso tendrá que ser muy selectivo y estratégico y no ser el principal medio de eliminando el calor durante un viaje largo.

Si la razón por la que desea esto es de hecho el sigilo, algún método de radiación enfocada parece más apropiado.

Eyección == propulsión

Cualquier cosa que expulses de tu nave producirá una fuerza igual y opuesta que te impulsará en la dirección opuesta. Por lo tanto, sugeriría que la solución lógica es integrar sus tecnologías de disipador térmico y propulsión. Una forma de hacer esto podría ser usar agua y vaporizar para proporcionar tanto disipación de calor como propulsión. Hay grandes reservas de agua en el espacio que podrían extraerse y transferirse directamente a su nave en el espacio.