שְׁאֵלָה:
מדוע ישנם טלסקופי חלל הדורשים קירור (לפעמים עד 3K)?
Kanaga Senthil Raja
2015-10-12 18:49:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

החלל כבר קר, אז מדוע יש טלסקופי חלל שדורשים קירור? לדוגמא: טלסקופ אינפרא אדום

באיזה סוג של מצנני קריוקור משתמשים ומדוע?

הם מחוממים על ידי השמש.
* "החלל כבר קר, אז מדוע יש טלסקופי חלל שדורשים קירור?" * עצם במסלול סביב השמש, ברדיוס מסלול כדור הארץ, היה מקבל את השמש כמו באמצע היום, במדבר סהרה, אבל 24 שעות ביממה x 7 ימים בשבוע. אה, ובלי שום אוויר שיאפשר הסרת חום באמצעות הסעה. אובייקט במסלול סביב כדור הארץ עלול להחליק מדי פעם לצלו (לא לעתים קרובות כפי שרובם היו מצפים) אבל זמן הקירור הזה כנראה יקוזז יותר מכדור הארץ. אז .. זה לא כל כך קר בחלל, אלא אם כן אתה יוצא רחוק או מנסה לקבל צל קבוע.
בדרך כלל בציוד החלל משתמשים ברדיאטורים - הם לוחות רחבים ושטוחים על ציר המסתובב, המיושרים "הצד הצר לכיוון השמש" כך שיש להם שטח מקרין גדול אך רק מוקרן מאוד. אם אתה מסתכל על תמונה של ISS, הפאנלים הארוכים והצרים והכהים - 8 זוגות - הם סוללות סולאריות. הלוחות הלבנים בקבוצות של שלוש, המכוונים בדרך כלל בניצב לפאנלים הסולאריים, הם הרדיאטורים.
החלל אינו קר במיוחד. למסלול כדור הארץ, למשל, יש טמפרטורת שיווי משקל של סביב 200K.
על מנת לצלם באור גלוי, עליך להיות באזור שבו אמצעי ההקלטה כהים יותר מהתמונה שאתה מחפש. על מנת לצלם באינפרא אדום, עליכם שיהיה האזור בו אמצעי ההקלטה כהה יותר (קר יותר) מהתמונה שאחריה.
@MichaelT אם אתה רוצה תמונה ** טובה ** מדיה ההקלטה חייבת להיות כהה יותר. השתמשתי במצלמת IR שיכולה לראות אובייקטים קרירים יותר ממנה - הם גרעו מעל רמת התייחסות של מה שהחיישן הקליט עם תריס סגור. התוצאה היא ללא ספק לא כל כך טובה, אך היא הייתה מספיק טובה כדי לראות מה היה חם או קר בחדר ללא צורך בחיישן מקורר.
ארבע תשובות:
#1
+31
Mark Adler
2015-10-12 19:29:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

טלסקופי חלל כמו שפיצר, הרשל, פלאנק, WISE ובעוד כמה שנים ווב, צריכים להתבונן באורכי הגל האינפרא-אדום האמצעיים והרחוקים. קרינת אינפרא-אדום של טמפרטורות חלליות רגילות, גם אם היא נשמרת קרה על פי הסטנדרטים שלנו, תיראה כמו אור בוהק באורכי הגל הללו. (קרינת גוף שחור של גוגל למידע נוסף.) יש לשמור על גלאי האינפרא-אדום בטמפרטורות קלווין חד-ספרתיות כדי לא להקרין לעצמם, במיוחד כדי לקבל את יחס האות לרעש הדרוש בכדי לזהות אינפרא אדום חלש מקורות ביקום. מכאן הצורך בקירורי קירור ו / או הליום נוזלי בטלסקופים האלה.

פלאנק היה צריך להיות קר כל כך שהוא השתמש בהליום -3 במקום בהליום -4, מכיוון שנקודת הרתיחה של He-3 היא בערך קלווין אחד נמוך מ- He-4.

תוכל לעיין ב דף זה למידע נוסף על השליטה התרמית ב- Webb. מצנן הקירור ווב למכשיר MIRI היה אחד ההתפתחויות הקשות ביותר. מצנני קריוקול עובדים על אותם עקרונות כמו המקרר שלך, באמצעות מדחסים ומחליפי חום. עם זאת הם משתמשים בהליום כנוזל החילופי, ויש להם שלבים מרובים כדי להביא את הטמפרטורה לקלווינים חד-ספרתיים. הנה מאמר אינפורמטיבי על מצנני הקריאה MIRI.

#2
+6
Antzi
2015-10-12 19:10:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

בחלל, מושג הטמפרטורה אינו זהה לכדור הארץ:

הטמפרטורה יכולה לחול רק על חומר שאין בו ואקום. המרחב הוא כמעט ואקום, ולכן הטמפרטורה שלו אינה רלוונטית לגדולה וצפופה חפצים.

לווינים (כולל טלסקופים) עשויים מחומר ולכן יכולים להתחמם או להתקרר. הם מלאים באלקטרוניקה המייצרת חום ומקבלים אור שמש כאשר אינם נמצאים בצד הלילה של כדור הארץ. מכיוון שמרחב נוצר בוואקום, לא ניתן להחליף חום במגע עם חומר קר יותר (הסעה) ועל כן יש לקרר אותם באמצעות קרינה (פולטת אינפרא אדום). מכיוון שזה הרבה פחות יעיל מקירור מסורתי, יש להוסיף מערכת קירור מורכבת.

TL; dNR: החלל אינו קר , והאווררים לא עובדים טוב בחלל מכיוון שאין אוויר.

ההגדרה התרמודינמית של הטמפרטורה טובה בכל היקום ככל הידוע לנו.
@OrganicMarble לא על פי [פיזיקה StackExchange] (http://physics.stackexchange.com/questions/2059/is-temperature-in-vacuum-zero). אם אתה יכול לשפר את הניסוח, אני מברך על עריכה :)
שטח @Antzi אינו ריק, אלא רק מדיום בעל צפיפות נמוכה מאוד, כך שהבעיה בקישור זה אינה חלה. לתווך הבין-כוכבי טמפרטורה מוגדרת היטב (המשתנה עם מרחק מהשמש). אך מכיוון שצפיפותו כל כך נמוכה, יכולת החום שלה ויכולתה להוביל חום הם כמעט אפסיים והטמפרטורה שלה לא ממש * משנה *. עצמים בחלל צוברים ומאבדים חום כמעט לחלוטין באמצעות קרינה.
אולי עדיף לומר ש"חלל קר, אבל דברים בחלל אולי לא קרים "
@MaxWilliams - אולי עדיף לומר שהמרחב הבין-כוכבי חם ([חם מאוד!)] (Http://www.physics.upenn.edu/nineplanets/medium.html), אך אין לזה שום קשר הטמפרטורה של אובייקט מקרוסקופי בחלל.
@DavidHammen הממ. אני מניח שזה מראה כי ההבנה של השכל הישר מה המשמעות של הטמפרטורה בחלל היא רחוקה מהמציאות :)
תודה רבה על ההבהרה. זה טוב יותר עכשיו ?
@Antzi: שאלה זו בנושא Physics.SE סובלת מחוסר ידע בצד השואל. לפוטונים יש גם טמפרטורה. זו הסיבה שדיוויד המן צודק כשהוא אומר שהחלל הבין-כוכבי חם. כל אותם פוטוני שמש באמת מחממים אותו.
@MSalters - שאלת הפיזיקה. SE אינה רלוונטית. החלל "ריק" אינו ריק. הוא מכיל הרבה דברים: גרעיני מימן, אטומים ומולקולות, גרעיני הליום והאטומים, אלקטרונים, מעט חלקיקי אבק וכו '. חלל "ריק" במרחק 1 AU מהשמש (אך רחוק מכדור הארץ) מכיל כמה מיליוני חלקיקים למטר מעוקב. לחומר הזה יש טמפרטורה תרמודינמית והוא גבוה מאוד. חלל "ריק" במסלול כדור הארץ נמוך עוד פחות ריק. הוא מכיל כמה מיליון עד מיליארדי חלקיקים לסנטימטר מעוקב.
@DavidHammen: אני חושב שאנחנו בהסכמה אלימה. _ אפילו_ אם לא יהיה שום דבר בחלל, לפוטונים לבדם תהיה טמפרטורה, ואני מסכים שצפיפות החומר ליד השמש גבוהה מספיק כדי להשיג שיווי משקל תרמי.
#3
+3
PearsonArtPhoto
2015-10-13 23:20:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

צפיפות החלל ממש דקה. באותו אופן שמים מוליכים חום הרבה יותר טוב מאוויר, כך שאוויר מוליך אותו הרבה יותר טוב מחלל. למעשה, למרות שהטמפרטורה עשויה להיות קרה מאוד, למעשה זה לא משנה מכיוון שהחום הזה לא מועבר. מרבית החום שחשים עצמים תלוי בשטח הפנים שלהם, בשימוש בחשמל ובאזור הפוגע בשמש. אובייקט קר ממש אם הוא לא נמצא באור השמש בחלל. אחרת, הוא חם יותר, בדרך כלל בטמפרטורות דומות לכדור הארץ. בעיקרון, האובייקט מגיע לטמפרטורה המכונה שיווי משקל תרמי. בסמוך לכדור הארץ, זה בדרך כלל סביב טמפרטורת החדר (20 מעלות צלזיוס)

החלליות שצריכות להיות קרות באמת מודדות למעשה את הטמפרטורה בכל הקוסמוס. כל אובייקט מייצר כמות קטנה של אור, אם כי ייתכן שהוא לא נראה לעין. אתה יכול להרגיש שריפה אם אתה קרוב, גם אם הרוח הוציאה ממך את החום. תחושת החום הזו אינפרא-אדום, וזה מה שמודדים את החלליות הקרות האלה. אם הטמפרטורה גבוהה מדי, אז האות מבולבל, ממש באותו אופן שקשה לראות אותו משמשה קדמית מלוכלכת אם נוסעים לכיוון השמש. אפשר לראות משהו, אבל זה הרבה יותר קשה לראות.

#4
  0
Fattie
2015-10-13 22:35:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kanaga, משהו שיש לקחת בחשבון:

כדור הארץ יושב בחלל!

כדור הארץ מתחמם (כי של השמש); דברים אחרים שיושבים בחלל (הירח, מאדים, לוויינים וכו ') מתחממים גם בגלל השמש.

זה כל כך פשוט, באמת.



שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...