Добро пожаловать на наш астрономический форум! Здесь вы сможете получить толковые ответы на свои вопросы по любительской астрономии основанные на опыте и знаниях, а не на догадках, мифах и чтении Интернета по диагонали. Если вы решили присоединиться к нам - придерживайтесь и Вы в своих ответах этих правил.

Форум переехал на последнюю версию движка, возможны некоторые шероховатости.

Аполлон 13 и температура в салоне

Вопросы по организации ЛА и т.д и т.п. :)
Аватара пользователя
maxim.ge
Сообщения: 48
Зарегистрирован: 22 мар 2013, 21:57

Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение maxim.ge » 26 апр 2017, 23:10

Здравствуйте, интересная задачка, на мой взгляд.

Температура на освещенной части Луны достигает 130 градусов Цельсия. Оно и понятно - эта часть постоянно "жарится" на Солнце.

Каким же образом в Аполлоне 13, который тоже постоянно находился "на солнышке" во время аварийного полета, произошло следующее: "Поскольку дефицит электроэнергии не позволял использовать электрообогреватели, температура в кабине начала понижаться. В командном модуле она упала до 5-6 °С; в «Водолее» за счёт работающих систем было немного теплее (11 °C)"?
Последний раз редактировалось maxim.ge 30 апр 2017, 20:37, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 10871
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Ernest » 27 апр 2017, 07:35

Хм... солнце "жарило" Аполлон лишь немногим сильнее, чем поверхность Земли на экваторе. Но при этом (в отличии от предметов на экваторе Земли и даже на Лунной поверхности обращенной к Солнцу) Аполлон со всех сторон был окружен идеальным холодильником - Космическим пространством с температурой порядка -271С. Так что температурный баланс надо считать не только с учетом "прихода", но и с учетом "ухода", который для Аполлона был в разы более интенсивным (по сравнению с предметами на Земле или Луне).

avgorinych
Сообщения: 1013
Зарегистрирован: 19 апр 2016, 12:57

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение avgorinych » 27 апр 2017, 08:08

maxim.ge писал(а): Температура на освещенной части Луны достигает 130 градусов Цельсия.
тут интересный другой вопрос - температура чего достигает 130* ? лунного грунта могу предположить, так как атмосферы там нет
(если считают "температуру" газа заряженных частиц, то там может и 1000* спокойно быть, энергии то высокие)

если так, то он тоже окружен "идеальным холодильником", к тому же от этого грунта как от "жаровни" нагревается и лунный модуль, разве нет?

может дело в отражающей обшивке модуля?
Протуберанец Табби

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 10871
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Ernest » 27 апр 2017, 08:12

Аполлон 13, к сожалению, не мог испытать на себе жар от Лунного грунта - он не достиг лунной поверхности.
может дело в отражающей обшивке модуля?
Эта обшивка одинаково защищает как от нагрева со стороны солнца, так и от потерь тепла на нагрев Космоса. Баланс прихода/потерь (в отсутствие источника тепла внутри) она сама по себе сдвинуть не может.

avgorinych
Сообщения: 1013
Зарегистрирован: 19 апр 2016, 12:57

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение avgorinych » 27 апр 2017, 08:14

Ernest писал(а):Аполлон 13, к сожалению, не мог испытать на себе жар от Лунного грунта - он не достиг лунной поверхности.
понятно, я если честно не знал даже

но значит отражение от аполлона больше чем от лунного грунта? он-то нагревается до 130*?
Протуберанец Табби

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 10871
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Ernest » 27 апр 2017, 08:28

"Достигать температуры" в 130 градусов и быть постоянно нагретым до этой температуры - разные вещи. Средняя температура поверхности лунного грунта в подсолнечной точке (солнце в зените) порядка +80..+100С. Чем дальше от подсолнечной точки к терминатору тем температура меньше. При этом грунт на глубинах нескольких сантиметров даже в подсолнечной точке имеет температуру ниже нуля по Цельсию.

Аватара пользователя
maxim.ge
Сообщения: 48
Зарегистрирован: 22 мар 2013, 21:57

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение maxim.ge » 29 апр 2017, 20:23

Ernest писал(а):Хм... солнце "жарило" Аполлон лишь немногим сильнее, чем поверхность Земли на экваторе. Но при этом (в отличии от предметов на экваторе Земли и даже на Лунной поверхности обращенной к Солнцу) Аполлон со всех сторон был окружен идеальным холодильником - Космическим пространством с температурой порядка -271С. Так что температурный баланс надо считать не только с учетом "прихода", но и с учетом "ухода", который для Аполлона был в разы более интенсивным (по сравнению с предметами на Земле или Луне).
Луна ведь тоже окружена этим холодильником. Кроме того, идеальность космоса, на мой взгляд, велика, но имеет изъян в виде отсутствия конвекции и теплопроводности, собственно, задача любого термоса эти процессы исключить.

Вот такие появились еще соображения:

1) Видимо, поверхность Луны греется "недрами" до какой-то температуры
2) Температура обшивки Аполлона могла быть и относительно высокой, кстати

Т.е. не совсем правильно сравнивать температуру поверхности Луны и температуру внутри корабля.

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 10871
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Ernest » 29 апр 2017, 20:39

maxim.ge писал(а):Луна ведь тоже окружена этим холодильником.
Ну тогда надо брать среднюю температуру по ВСЕЙ поверхности Луны (-140С+120С)/2 = -10С и получаем неплохой ориентир для средней температуры ВСЕЙ обшивки Аполлона без учета поступающего изнутри тепла. Что примерно соответствует докладам от экипажа Аполлона 13.
maxim.ge писал(а):идеальность космоса, на мой взгляд, велика, но имеет изъян в виде отсутствия конвекции и теплопроводности, собственно, задача любого термоса эти процессы исключить.
Ввиду того, что между Солнцем и Землей неплохой вакуум - просто удивительно как это Солнце ухитряется нас согревать, в отсутствие теплопроводности и конвекции в межпланетной среде. :)

Максим, почитай что-нибудь про законы передачи тепла излучением. Термос исключает не только конвекцию и контактную теплопроводность, но и излучение - серебрением колбы. Не только Луна не закутана в серебряную или золотую фольгу, но даже и Аполлон не был - так что в этом отношении они схожи - для них подходят законы излучения черного тела.

Аватара пользователя
maxim.ge
Сообщения: 48
Зарегистрирован: 22 мар 2013, 21:57

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение maxim.ge » 30 апр 2017, 20:48

Ernest писал(а):Ввиду того, что между Солнцем и Землей неплохой вакуум - просто удивительно как это Солнце ухитряется нас согревать, в отсутствие теплопроводности и конвекции в межпланетной среде. :)
Имелось ввиду вот что. Идеальный холодильник отбирает тепло конвекцией, излучением и теплопроводностью до минимума температуры. Идеальный термос препятствует отдаче тепла этими тремя способами.

"Космическое пространство" обладает двумя свойствами идеального холодильника (охлаждение излучением и низкая температура) и двумя - идеального термоса. А вот жидкий гелий обладает всеми четыремя свойствами идеального холодильника, он охлаждает быстрее, дешевле и до более низкой температуры, чем космическое пространство :)
Ну тогда надо брать среднюю температуру по ВСЕЙ поверхности Луны (-140С+120С)/2 = -10С и получаем неплохой ориентир для средней температуры ВСЕЙ обшивки Аполлона без учета поступающего изнутри тепла. Что примерно соответствует докладам от экипажа Аполлона 13.
Соответствует фильму, когда замерзла сосиска :)
Последний раз редактировалось maxim.ge 08 май 2017, 11:47, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 10871
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Ernest » 04 май 2017, 22:41

Максим, спасибо что объяснил мне что такое идеальный холодильник. Но, если отвлечься от высокой теории, надеюсь после нашего обсуждения тебе стало понятнее отсутствие противоречия между 130-градусной температурой на лунной поверхности в подсолнечной точке и переохлаждением внутри кабины злополучного Аполлона.
Вложения
moon-apollo.PNG
moon-apollo.PNG (12.44 КБ) 1701 просмотр

Аватара пользователя
olala
Сообщения: 185
Зарегистрирован: 16 май 2016, 16:47

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение olala » 06 май 2017, 18:20

:?:
Последний раз редактировалось olala 09 окт 2017, 21:32, всего редактировалось 1 раз.
Знать и уметь - это разные вещи.
Из имеющегося предпочитаю SW доб 8, SW 804, EQ5

Аватара пользователя
maxim.ge
Сообщения: 48
Зарегистрирован: 22 мар 2013, 21:57

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение maxim.ge » 08 май 2017, 11:54

olala писал(а):Если сделать лучше термоизоляцию будет перегрев, при меньшей переохлаждение.
Да, это хороший аргумент. Т.е. такая температура соответствует расчетной, видимо, это близко к оптимуму выживания; а в принципе можно было бы сделать и "пожарче", и "похолоднее".

Аватара пользователя
olala
Сообщения: 185
Зарегистрирован: 16 май 2016, 16:47

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение olala » 08 май 2017, 19:22

:?:
Последний раз редактировалось olala 09 окт 2017, 21:32, всего редактировалось 1 раз.
Знать и уметь - это разные вещи.
Из имеющегося предпочитаю SW доб 8, SW 804, EQ5

Аватара пользователя
maxim.ge
Сообщения: 48
Зарегистрирован: 22 мар 2013, 21:57

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение maxim.ge » 08 май 2017, 19:49

olala писал(а): Можно и "пожарче", и "похолоднее", но:
- если делать "пожарче", то это дополнительный вес теплоизоляции, а вес всегда на критике;
Кроме веса еще и "экологический" аргумент имеется - повышенная температура тоже не способствует жизнедеятельности.
olala писал(а): И это не аргумент, а расчёт.
Я, все-таки, считаю это ответом на вопрос - почему такая температура? Потому что таков был замысел конструктора на такую ситуацию.
Для космических полётов всегда закладывается "режим выживания", иначе резко понижается вероятность выполнения задачи и спасения экипажа при аварийной ситуации.
Да, как-то так.

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 10871
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Ernest » 08 май 2017, 20:02

maxim.ge писал(а):Я, все-таки, считаю это ответом на вопрос - почему такая температура? Потому что таков был замысел конструктора на такую ситуацию.
Гениально!.. :shock:
Конструктор разрешил парадокс между +130С на Луне и существенно меньше температурой внутри неотапливаемого Аполлона!
Надо поставить памятник этому неизвестному конструктору.

Аватара пользователя
maxim.ge
Сообщения: 48
Зарегистрирован: 22 мар 2013, 21:57

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение maxim.ge » 08 май 2017, 23:17

Ernest писал(а):
maxim.ge писал(а):Я, все-таки, считаю это ответом на вопрос - почему такая температура? Потому что таков был замысел конструктора на такую ситуацию.
Гениально!.. :shock:
Конструктор разрешил парадокс между +130С на Луне и существенно меньше температурой внутри неотапливаемого Аполлона!
Надо поставить памятник этому неизвестному конструктору.
Тут эпистемологический вопрос - что считать ответом на вопрос "почему". Дело в том, что однозначного ответа часто нет.

Q: Почему автомобиль пришел в движение?
A1: Потому что теща решила поехать на дачу
A2: Потому что сила, прикладываемая движителем автомобиля, превзошла силу сопротивления

Ответы на "почему", сводимые к замыслу конструктора, считаю вполне приемлемыми, чтобы искать другие варианты ответов, вопрос лучше переформулировать, например:

Q: Как мог конструктор влиять на температуру в такой ситуации на этапе проектирования?
A: Изменив окраску внешнего и внутреннего корпусов

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 10871
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Ernest » 09 май 2017, 11:21

Ничего удивительного, что конструктор знал об отсутствии парадокса и при проектировании вполне разумно руководствовался знаниями о балансе тепловых потоков. Но мне показалось, что исходный вопрос "почему" относился как раз к физическим первоосновам теплового баланса, о чем я пытался толковать. А оказалось достаточно ответа "потому что так спроектировано". :) Забавно. Какое-то религиозное сознание. :?

user123
Сообщения: 252
Зарегистрирован: 17 мар 2017, 10:47

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение user123 » 05 окт 2017, 07:49

Ernest писал(а):Эта обшивка одинаково защищает как от нагрева со стороны солнца, так и от потерь тепла на нагрев Космоса. Баланс прихода/потерь (в отсутствие источника тепла внутри) она сама по себе сдвинуть не может.
[tab=30]Коэффициент отражения падающей на обшивку энергии и коэффициент излучения внутренней энергии могут повлиять на баланс. Может быть идеально чёрное тело разогреется до неограниченной температуры, а антоним к нему (путь будет идеально серебрянное) остынет до абсолютного нуля? Задавать коэффициенты конечно легко в теории, а вот изготовить такой материал...
[tab=30]Абсолютно чёрное тело может излучать - неудачная формулировка, тогда оно не чёрное, а светится; идеально чёрное - ничего не излучает.

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 10871
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Ernest » 05 окт 2017, 09:32

Идеально черное тело это понятие из классической термодинамики - означает тело которое на 100% поглощает все падающее на него электромагнитное излучение. На собственное излучение у него запрета нет. Более того его видимый цвет может быть почти любой - к примеру обычные звезды весьма близки к модели абсолютно черного тела.

Petrovich
Сообщения: 470
Зарегистрирован: 25 апр 2013, 19:09

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Petrovich » 05 окт 2017, 10:50

Синяя палуба моей лодки нагревалась от Солнца выше 60 градусов, босиком больно наступать, сковорода. Тепловой баланс я не рассчитывал. Перекрасил в белый цвет, стало нормально, температура почти как у окружающего воздуха.
Если запустить мою лодку на околоземную орбиту или на поверхность Луны, то из чисто качественных рассуждений вполне допускаю достижение температур -10 и +130 градусов Цельсия соответственно. Если на Меркурии моя лодка начнет плавиться, тоже не удивлюсь.

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 10871
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Ernest » 05 окт 2017, 12:43

Речь шла не о температуре обшивки, а об установившейся (после достижения теплового равновесия) температуре внутри космического аппарата (КА).
Мне кажется, что установившаяся температура внутри КА зависит только от мощности облучения снаружи (например солнцем) и от мощности вырабатываемого тепла внутри. Степень приближения к модели черного тела (черным он будет покрашен или белым) влияет только на скорость достижения теплового равновесия. Белый выйдет на равновесие медленнее, черный - быстрее. Белая обшивка - меньше принимает тепла от Солнца, но и способствует худшей теплоотдаче (лучше сохраняет принятое и генерируемое тепло). Черная - хорошо принимает нагрев от Солнца, но и эффективно способствует охлаждению КА излучением.

Если представить себе два крайних случая: (1) нет наружного источника тепла, и (2) нет внутреннего.

(1) нет Солнца (КА в тени Луны/Земли или на краю солнечной системы).
Греем изнутри с некоторой фиксированной мощностью, температура аппарата растет до тех пор пока мощность излучения КА не сравняется с мощностью теплового излучения (теплопотерями) обшивки КА. Очевидно, что при условно говоря белом цвете покраски (дальше от модели черного тела) такая установившаяся температура будет больше.

(2) нет внутреннего источника тепла, только Солнце
Солнышко греет аппарат до температуры при котором тепловое излучение тела (функция его температуры и степени черноты обшивки КА) не сравняется с получаемым от Солнца (функция разницы температур Солнца и КА и опять-же степени черноты обшивки). В этом случае равновесная температура КА не зависит от степени черноты - это одинаковый множитель левой и правой части уравнения (ну если предположить, что степень черноты ахроматична).

При участии обоих факторов окраска в белый цвет будет способствовать лучшему сохранению тепла и равновесная температура будет выше в КА окрашенном в белый цвет.

user123
Сообщения: 252
Зарегистрирован: 17 мар 2017, 10:47

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение user123 » 05 окт 2017, 13:27

[tab=30]Моя речь была о неком "неземном" материале, работающем на излучение как белый и на поглощение как чёрный. Ну не до крайностей, конечно, а для равновесной температуры в 20 град. Цельсия на Солнце. Оставаясь в рамках наших технологий нужно подсолнечную сторону красить в чёрный, а противоположную - в белый. Ещё можно зеркалами направить на тёмную поверхность отражённый свет. Ну или оборудовать обычный модуть чёрным тепловым щитом, который выпускать в стороне при "солнечной погоде" и снимать с него тепло.
[tab=30]Про лодку с перекраской: правда что-ли простое перекрашивание так изменило поглощение?
Последний раз редактировалось user123 05 окт 2017, 13:53, всего редактировалось 1 раз.

Rain Dog
Сообщения: 398
Зарегистрирован: 11 фев 2011, 13:54
Откуда: Петербург (Пушкин)
Контактная информация:

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Rain Dog » 05 окт 2017, 13:53

Степень черноты поверхности и цвет не зависят друг от друга, по крайней мере напрямую.
Например: Асбестовый картон (серый) - 0,96 (степень черноты);
Бумага тонкая, наклеенная на металлическую пластину - 0,924;
Кирпич красный - 0,93;
Лак белый эмалевый на железной шероховатой поверхности - 0,906;

Источник: http://thermalinfo.ru/eto-interesno/ste ... elektrikov" onclick="window.open(this.href);return false;
HEQ5 + SW2008+ 50/200+ qhy5; Skype: anton_belotsky

Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 10871
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение Ernest » 05 окт 2017, 15:16

Rain Dog писал(а):Степень черноты поверхности и цвет не зависят друг от друга, по крайней мере напрямую
Да, конечно, см. замечание выше viewtopic.php?f=23&p=61301#p61301" onclick="window.open(this.href);return false;

skyworker
Сообщения: 251
Зарегистрирован: 01 дек 2010, 17:20
Откуда: Челябинск

Re: Аполлон 13 и температура в салоне

Сообщение skyworker » 05 окт 2017, 16:57

Аполлон нагревается от Солнца одной стороной, в то время как его другая сторона находится в тени и охлаждается ;)
И баланс при этом явно не в пользу нагрева от Солнца.

Ответить