¿Cómo han disipado los trajes espaciales el calor extraído de los astronautas?

Nunca pensé en esto hasta que leí los comentarios debajo de esta respuesta . Para irradiar algo así como 150 W (un límite inferior muy conservador de producción de calor de sistemas humanos + trajes; consulte el comentario de @Uwe a continuación), creo que un radiador tendría que ser claramente visible, ¿no es así? Sin embargo, no recuerdo haber visto aletas disipadoras de calor sobresaliendo de las mochilas de los astronautas mientras caminaban sobre la luna o hacían el mantenimiento de la ISS. De hecho, creo que todo era/es bastante blanco alrededor, lo que minimiza el calentamiento del sol, pero esencialmente por la misma razón no irradiará de manera eficiente.

¿Cómo se disipa realmente el calor?

nota: vea la respuesta: el calor total es probablemente mucho mayor que 150W que menciono aquí.

Relevante en Youtube: youtube.com/watch?v=fJbztthNrVQ
@MichaelKjörling Lo estoy disfrutando ahora, ¡gracias por el enlace!
@MichaelKjörling, ¡las imágenes al final son geniales!
Me alegro de que lo hayas disfrutado @uhoh.
150 W es suficiente para un astronauta en reposo y la producción de calor del sistema del traje. Pero un astronauta que trabaja produciendo 150 W de trabajo mecánico genera alrededor de 450 W de calor. Un traje con suficientes reservas para el trabajo duro debería irradiar hasta 1 KW de calor.
@Uwe gracias por esa información. Ese era un número bajo, e incluso a esa potencia, un radiador útil sería notoriamente grande y visible. Mi forma de concluir que tendría que haber algún otro mecanismo que no podía imaginar. Efectivamente, no habría adivinado que los trajes espaciales emiten constantemente "agua prescindible" en forma de vapor al espacio. Ajustaré un poco la redacción. ¿Ha tenido la oportunidad de ver esta pregunta sobre el uso de "agua prescindible" por parte de los trajes en Marte?
Los radiadores que funcionan a temperatura moderada no son necesariamente de color oscuro. Pueden ser reflectantes (blancos) en la banda visible pero de alta emisividad (oscuros) en las bandas IR de onda media y onda larga (donde ocurre la mayor parte de la radiación).

Respuestas (1)

Para Apollo, los trajes espaciales utilizaron el sistema de soporte vital primario/portátil/personal durante los EVA.

Este es un esquema del PLSS:

PLSS que muestra un sublimador que ventila vapor al vacío del espacio

El PLSS utilizó refrigeración por sublimación . Se pasó agua por un intercambiador de calor, luego se permitió que el agua calentada se ventilara en el vacío del espacio donde se sublimaría.

El traje EMU actual de Shuttle/ISS utiliza el mismo principio:

el propósito principal de los tanques de agua es suministrar agua al sublimador. El sublimador funciona según el principio de la sublimación, es decir, el proceso por el cual un sólido se convierte directamente en vapor, sin pasar por la fase líquida. En este caso, se forma hielo en el tamiz del evaporador del sublimador y se permite que se vaporice al espacio, eliminando calor con él. El aire y el agua de refrigeración pasan a través de aletas en el sublimador, que extrae calor de cada sistema.

¡Guau eso es increible! En términos generales, el calor específico y luego el calor de vaporización del agua es el paso final de la cadena. Se necesita mucho trabajo para separar todas esas moléculas de agua polares y pegajosas. El PDF menciona una "tasa metabólica" de 1600 a 2000 BTU/hora, que es de aproximadamente 470 a 580 vatios. Supongo que la mayor parte de eso es en realidad todo lo demás además de la tasa metabólica: fugas de calor y calor de todos los sistemas dentro del paquete. ¿Se sigue utilizando el enfriamiento por sublimación de agua en los paseos espaciales en la ISS?
Los trajes modernos usan un circuito de bobinado separado: en.wikipedia.org/wiki/…
@SAnderka eso es increíble! Bien, entonces realmente es la sublimación directa de hielo a gas la que elimina la mayor parte del calor. ¡Creo que la operación pasiva de fusión-flujo-congelación-sublimación es fascinante!
En el artículo de Wikipedia mencionado por SAnderka hay un ejemplo del Apolo 12, el traje disipó 894.4 BTU/hora, es decir 262 W. Es un valor medio para un EVA de 3 horas y 44 minutos.
FWIW, el mismo principio de sublimación también se utilizó en la unidad de instrumentos Saturn V (anillo) para proporcionar refrigeración a todo ese equipo. Ver en.wikipedia.org/wiki/…
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