E ceva putred în spaţiul cosmic: cum de rezistă sateliţii şi telescoapele la temperaturi de 2.000°C, în termosfera Pământului?
De la lansarea sateliţilor Sputnik în anii ’50, mii de sateliți au fost puși pe orbită în jurul Pământului și chiar și în jurul altor planete. Fiecare a îndeplinit un scop diferit, de la stații spațiale complexe precum Stația Spațială Internațională la Sistemul de Poziționare Globală (GPS). Majoritatea sateliților pot fi consideraţi a fi „în spațiul cosmic”, dar în ceea ce privește atmosfera Pământului, ei se află fie în termosferă, fie în exosferă. Stratul prin care orbitează un satelit depinde de scopul satelitului și de orbita avută.
Termosfera este o regiune cu temperaturi foarte ridicate, care se extinde din vârful mezosferei la aproximativ 80 – 800 de kilometri deasupra suprafeței Pământului. Se numește termosferă, deoarece temperaturile cresc până la niveluri mari de temperatură.
Temperaturile depind foarte mult de activitatea solară și pot crește până la 2.000°C. Radiația face ca particulele de atmosferă din acest strat să fie încărcate electric, permițând undelor radio să fie recepţionate dincolo de orizont. În exosferă, începând cu 500 – 1.000 de kilometri deasupra suprafeței Pământului, atmosfera se transformă în spațiu cosmic. Gazul foarte diluat din acest strat poate atinge 2.500°C în timpul zilei.
Singurele elemente din tabelul periodic care pot rezista la 2500°C sunt carbon, niobiu, molibden, tantal, tungsten, reniu și osmiu. Cu excepția carbonului, aceste metale sunt foarte grele, extrem de conductive la încălzire, iar majoritatea sunt foarte ductile atunci când sunt tratate termic, ceea ce înseamnă că se îndoaie. Carbonul are chiar și cea mai ridicată conductivitate termică dintre toate materialelor cunoscute.
Panourile solare care sunt folosite de sateliţi abia funcționează. Astfel, are loc o scădere cu 1,1% a producției de electricitate pentru fiecare creștere în grad Celsius a panourilor solare fotovoltaice, odată ce au atins 42°C iar, desigur, la 1414°C, siliciu se topeşte. Ciudat, dar ni se spune că telescopul Hubble și alţi sateliți folosesc arsenid de galiu, în loc de siliciu, care se topește la o temperatură chiar mai scăzută de 1238°C.
De ce nu se topesc sateliţii la asemenea temperaturi? Fizica şi Wikipedia ne explică că asta se datorează datorită apropierii de vid:
„Gazul foarte diluat din acest strat poate atinge 2500°C în timpul zilei. Chiar dacă temperatură este atât de ridicată, nu se simte căldură în termosferă, deoarece ea este atât de aproape de vid, încât nu există suficient contact cu puținii atomi de gaz pentru a transfera multă căldură. Un termometru normal ar fi semnificativ sub 0°C, deoarece energia pierdută prin radiația termică ar depăși energia dobândită din gazul atmosferic prin contact direct”.
Dar, temperaturile termosferice cresc odată cu altitudinea, datorită absorbției radiațiilor solare puternic energetice. Aşadar, sursa de căldură a termosferei nu sunt cei câțiva atomi de gaz, ci Soarele.
Chiar și NASA recunoaşte acest lucru: „Căldura traversează printr-un vid prin radiații infraroșii. Soarele emite constant radiaţii infraroșii, iar Pământul absoarbe și transformă energia în mișcare atomică și moleculară sau căldură”.
Aşadar, pentru ca sateliţii şi telescoapele spaţiale să reziste, ele trebuie acoperite cu un strat lucios reflector, care să reflecte radiaţiile solare. Însă, există o problemă. Niciunul din sateliţi nu au strat lucios reflector, care să reflecte radiaţiile; doar telescopul Hubble are o folie de aluminiu. Dar, şi această folie: chiar dacă ar putea rezista la căldură de 1500°C, cu siguranță nu ar fi în măsură să oprească căldura care să treacă la celelalte materiale ale telescopului… Aşadar, cum de nu se transformă în scrum!?
Chiar dacă toţi sateliţii şi maşinăriile spaţiale ar fi închise ermetic în materiale care reflectă radiaţiile în infraroşu, nu ar exista loc unde să fie radiată această căldură, deoarece căldura din termosferă se află întotdeauna acolo. Nu există un loc mai rece pentru căldura să se transfere, aşa cum spune cea de-a doua lege a termodinamicii…
ATENTIE! Intrucat nu toate sursele sunt de incredere si, uneori, este foarte greu pentru a fi verificate, unele articole de pe site-ul lovendal.ro trebuie sa fie luate cu precautie. Site-ul acesta nu pretinde ca toate articolele sunt 100% reale, scopul fiind acela de a prezenta mai multe puncte de vedere si opinii asupra unui anumit subiect (chiar daca acestea par a fi contradictorii). Asadar, erorile si ambiguitatile nu pot fi excluse complet. Prin urmare, nu ne asumam nicio responsabilitate pentru actualitatea, acuratetea, caracterul complet sau calitatea informatiilor furnizate. Utilizatorii folosesc continutul acestui site pe propriul risc.
De la lansarea sateliţilor Sputnik în anii ’50, mii de sateliți au fost puși pe orbită în jurul Pământului și chiar și în jurul altor planete. Fiecare a îndeplinit un scop diferit, de la stații spațiale complexe precum Stația Spațială Internațională la Sistemul de Poziționare Globală (GPS). Majoritatea sateliților pot fi consideraţi a fi „în spațiul cosmic”, dar în ceea ce privește atmosfera Pământului, ei se află fie în termosferă, fie în exosferă. Stratul prin care orbitează un satelit depinde de scopul satelitului și de orbita avută.
Singurele elemente din tabelul periodic care pot rezista la 2500°C sunt carbon, niobiu, molibden, tantal, tungsten, reniu și osmiu. Cu excepția carbonului, aceste metale sunt foarte grele, extrem de conductive la încălzire, iar majoritatea sunt foarte ductile atunci când sunt tratate termic, ceea ce înseamnă că se îndoaie. Carbonul are chiar și cea mai ridicată conductivitate termică dintre toate materialelor cunoscute.
