Космическая теплотехника⁠⁠

Всем привет!
Сегодня День космонавтики, и часто кажется, что космос — это про ракеты и электронику, а теплоэнергетика осталась где-то там, на Земле, в котлах и турбинах. Но это не совсем так. Космос — это, пожалуй, самый суровый экзамен для инженера-теплотехника. Представьте: по орбите летит железка площадью в пару десятков квадратных метров. Внутри — люди, приборы, жизнь. И главная проблема здесь не только в том, чтобы не замерзнуть. Космос — это идеальный вакуум, а значит, идеальный термос. На солнечной стороне обшивка нагревается до +150°C, а в тени остывает до -150°C. Но самое коварное — внутренняя энергия. Каждый работающий прибор, каждый выдох космонавта выделяет тепло. На Земле мы можем открыть форточку или поставить вентилятор, который унесет тепло конвекцией. В космосе воздуха снаружи нет — тепло «выдуть» некуда. Если систему охлаждения отключить, станция превратится в раскаленную духовку за считанные часы.

На первых этапах освоения космоса (от автоматических станций «Венера-5, 6» до легендарных «Луноходов») решение было найдено изящное: воздушный теплообменник. Внутри корабля создаются две условные зоны: теплая - здесь работающее оборудование, которое постоянно «греет» окружающий воздух, и холод - внутренняя стенка корпуса, обращенная в тень. Газ (воздух) выступает теплоносителем. Вентиляторы гонят его от приборов к холодным стенкам или специальным теплообменникам, а регулируется всё это обычными заслонками. Схема отработана годами и использовалась вплоть до станции Мир.

Как пример системы терморегулирования можно взять станцию Салют-6

Контур обогрева (1): Собирает тепло и греет те части станции, которые ушли «в тень».

Гидроразъемы (7): Теплом нагревается уже жидкость, и ей, как в по системе отопления станция «делится» теплом с пристыкованными кораблями «Союз» и «Прогресс». Те летят в дежурном режиме и почти не выделяют тепла, поэтому станция буквально «согревает» их своим теплоносителем, чтобы техника не вышла из строя.

Радиатор (8): Это «холодильник» системы. Избыток тепла сбрасывается в космос через излучение.

Электрообогреватель (13): Если на станции нет экипажа и оборудование выключено, в дело вступает ТЭН, работающий от солнечных батарей, чтобы станция не превратилась в ледяную глыбу.

Сушилка (6): Важнейший элемент. Влага от дыхания космонавтов оседает на охлажденных до +5°C трубках. Это и осушение воздуха, и сбор воды для регенерации.
Ведь в условиях невесомости капли воды не стекают вниз. Они образуют парящие в воздухе сферы или, что хуже, огромные лужи, которые «прилипают» к поверхностям из-за поверхностного натяжения. Если влага попадет за приборную панель, она вызовет короткое замыкание или станет рассадником космической плесени

Ну а сейчас на МКС нагрузки выросли в разы. И обычного «продува» воздухом стало мало. Современная система стала двухконтурной.
Внутренний контур: внутри модулей жидкостная система отопления течет обычная дистиллированная вода.
Внешний контур: вода передает тепло через теплообменник внешнему контуру с жидким аммиаком. Аммиак не замерзает при низких температурах и эффективно выносит жар на огромные радиаторные панели, которые мы видим на фото МКС (те самые белые «гармошки», перпендикулярные солнечным батареям).

Так что космос и теплоэнергетика связаны неразрывно.

Космос — это не только вакуум, это бесконечный поиск баланса между абсолютным нулем и жаром Солнца.

https://vk.com/wall-131269354_3285