Transfert thermique dans l'espace

[invite31b5cbad]

Bonjour,

Je me demande ce qui arrive a la navette spatiale ou autre vaisseau en termes de transfert thermique. Le milieu environnant est tellement rarefie que, je suppose mais c'est la ma question, la navette ne peut pas se refroidir par conduction/convection puisque pour cela il faudrait qu'elle cede de l'enegie par chocs cinetiques des ses molecules avec celles de l'environnement... or, il n'y en a pas. Il reste le rayonnement qui, lui, "s'affranchit" du vide. Le soleil bombarde la navette, elle chauffe. Pour se refroidir, elle peut reemetre un rayonnement elle aussi... mais par rapport a tout ce qu'elle se "ramasse", elle doit bouillir non? Parce qu'il me semble que le soleil il bombarde severe non?

Merci merci!
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[invite8915d466]

Bonjour,

Je me demande ce qui arrive a la navette spatiale ou autre vaisseau en termes de transfert thermique. Le milieu environnant est tellement rarefie que, je suppose mais c'est la ma question, la navette ne peut pas se refroidir par conduction/convection puisque pour cela il faudrait qu'elle cede de l'enegie par chocs cinetiques des ses molecules avec celles de l'environnement... or, il n'y en a pas. Il reste le rayonnement qui, lui, "s'affranchit" du vide. Le soleil bombarde la navette, elle chauffe. Pour se refroidir, elle peut reemetre un rayonnement elle aussi... mais par rapport a tout ce qu'elle se "ramasse", elle doit bouillir non? Parce qu'il me semble que le soleil il bombarde severe non?

Merci merci!

oui il chauffe severement a ... 300 K , c'est a dire 100 fois la température moyenne de l'Univers !

mais justement, ça fait a peu pres 10 °C , la température moyenne de la Terre : le calcul montre que la température d'équilibre d'un corps isotherme ne dépend que de sa distance au Soleil, et donc la navette a a peu pres la meme température que la Terre, effectivement obtenue en equilibran le chauffage et le rayonnement (la Terre considérée comme un tout ne peut egalement que se refroidir par rayonnement).

Bon ce n'est pas tout a fait vrai, sur Terre on bénéficie de l'effet de serre (qui est en soit bénéfique) qui nous fait gagner une vingtaine de de degrés. Dans l'espace, il fait plus froid, on doit mettre un peu de chauffage, surtout la nuit.

[invite31b5cbad]

Alors si je comprends bien, meme si sans molecules la temperature n'a pas de sens, en orbite basse, il fait... 10degres? Pourquoi les types d'Apollo 13 ont-ils eu si froid alors? 10 degres c'est pas les tropiques mais avec un bon pull ca le fait...

[Gilgamesh]

L'équilibre est radiatif et dépend des coefficients d'emissivité et d'absorptivité des surfaces.

Si est le flux solaire (ou cte solaire 1400 W/m²), avec la cte de Stefan, la température d'équilibre T est :



En fonction du ratio , les température d'équilibre peuvent aller de -75°C (revêtement d'aluminium, = 0,25) à +155°C (revêtement doré = 5,55). Ça permet de moduler le contrôle thermique passif des satellites.

Dans le calcul, il faut également introduire le rayonnement infra rouge terrestre pour les satellites en orbites terrestre.


a+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea52f1c63]

mais comment cela peut-il traduire le jeu emission/absorption au niveau des longueurs d'onde facteur determiné par la temperature de l'émetteur(le soleil)

[invite786a6ab6]

...
En fonction du ratio , les température d'équilibre peuvent aller de -75°C (revêtement d'aluminium, = 0,25) à +155°C (revêtement doré = 5,55). Ça permet de moduler le contrôle thermique passif des satellites.
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Je suis étonné qu'il y ait autant de différence de ce rapport pour deux surfaces métalliques (polies ?) qui somme toute ne sont pas si différentes sur le plan des propriétés des matériaux. J'aurais bien vu qu'une surface "or" s'échaufe très peu car elle réfléchit bien l'IR alors qu'une surface noire mate absorbera beaucoup et sera très chaude.

[invite786a6ab6]

Effectivement la rapport a/E des matériaux varie énormément selon leur état de surface en particulier pour l'aluminium selon qu'il est poli (a/E = 8,7) ou anodisé (a/E = 0,58) !
Vous saurez TOUT sur les équilibres thermiques dans l'espace en lisant ce pdf ...
http://www.promoptica.be/publication...._Rochus_A.pdf

[invite92ce53fa]

Bonjour, pour faire suite aux différents messages voici quelques commentaires. Il y a 3 types de transfert de chaleur, la conduction, la convection (naturelle ou forçée) et la radiation. Les deux premières ne peuvent marcher dans l'espace (ou donne peu de rendement) donc la navette utilise des radiateurs fonctionnant avec un sel (je pense du sodium) à haute température (autour de 800 C) comme le transfert par radiation marche en fonction de la différence de température entre la source chaude et la source froide (le tout en degré K et à la 4ième puissance) donc plus la température est haute à la source chaude plus il y aura de transfert. Le vide de l'espace (le Soleil est relativement petit par rapport au reste de ce que "voit" la navelle) est considéré autour de 3 degrés K (de mémoire). C'est en autre parce que le transfert de chaleur est un problème majeur que la navette ouvre ses portes de la soute car les radiateurs sont situés dans cette partie.

Les astronautes de appolo 13 ont gelé parce qu'il ne pouvaient plus faire une rotation de la capsule qui d'un côté se faisait "cuire" par le soleil tandis que l'autre côté ressentait le froid de l'espace. La navette ne peut utiliser ce type de régulation car la surface exposée au soleil est trop importante.

Salut !

[invite31b5cbad]

Mais si ca cuisait d'un cote dans la capsule Apollo, pourquoi ne pas s'em approcher, meme juste un peu, pour se rechauffer? Et puis, si ca chauffait d'un cote, meme si dans l'espace il n'y a ni conduction ni convection, dans la capsule, par contre, il y en a... donc l'air interieur aurait pu se rechauffer au contact de cette paroi? Certes, il se serait refroidi de l'autre cote, mais dans ce cas, il suffisait de rester du bon cote... non?

Quant au radiateur de la navette... il sert a quoi? S'il est dans la soute, c'est pour evacuer un trop plein de chaleur de l'interieur vers l'exterieur... C'est bien ca? Et c'est parce que la navette chauffe trop, donc?

[Gilgamesh]

mais comment cela peut-il traduire le jeu emission/absorption au niveau des longueurs d'onde facteur determiné par la temperature de l'émetteur(le soleil)

Je n'ai pas compris ta question.

Tu peux reformuler ?

a+

[invite92ce53fa]

Mais si ca cuisait d'un cote dans la capsule Apollo, pourquoi ne pas s'em approcher, meme juste un peu, pour se rechauffer? Et puis, si ca chauffait d'un cote, meme si dans l'espace il n'y a ni conduction ni convection, dans la capsule, par contre, il y en a... donc l'air interieur aurait pu se rechauffer au contact de cette paroi? Certes, il se serait refroidi de l'autre cote, mais dans ce cas, il suffisait de rester du bon cote... non?

Quant au radiateur de la navette... il sert a quoi? S'il est dans la soute, c'est pour evacuer un trop plein de chaleur de l'interieur vers l'exterieur... C'est bien ca? Et c'est parce que la navette chauffe trop, donc?

Les radiateurs servent à prendre le sel à haute température et à le "montrer" au vide spacial qui est à 3degrés K. Ces radiateurs ne font pas d'échange par convection mais bien par radiation.

En prenant une analogie simple. Pourquoi y a-t-il du givre par une nuit froide sur le haut d'une voiture? La présence de nuage change tout. Si il y a des nuages l'échange par radiation se fait entre le haut de la voiture et les nuages qui sont à une certaine température tandis que si vous avez une nuit sans nuage pour la même température extérieure, il y aura plus d'échange par radiation parce que le haut de la voiture échange sa chaleur avec l'autre source qui dans ce cas est le ciel étoilé qui est à 3K. Bon par la suite intervient le fait que dans l'atmosphère, il y a aussi convection et conduction sans cela on pourrait sérieusement refoidir la voiture...

Pour du transfert par radiation il faut deux sources, une froide et une chaude. Le radiateur sert de source chaude.

[invite92ce53fa]

Je viens de me rappeler pourquoi les astronautes ont eu un problème de froid. Pour se réchauffer il aurait fallu orienter la capsule et le module lunaire en fonction du soleil mais il y avait un manque important de carburant parce que le module derrière la capsule avait été endommagé par l'explosion (on parle de appolo 13). Peut-être alors qu'ils ne pouvaient pas profiter de cette source de chaleur. N'oublions pas que le LEM a servi de "canot de sauvetage" et qu'il n'était pas prévue pour revenir vers la terre. On peut ajouter à cela les problèmes électriques, etc.

[invite31b5cbad]

Comment ca, le radiateur sert de source chaude? Il sert a quoi aux occupants de la navette? S\il est chaud dans l'espace froid, il perd de l'energie, donc il sert a refroidir la navette... c'est bien ca? En gros c'est un refroidisseur? Il fait si chaud que ca dans la navette? Ailleurs, on m'a dit que ca caillait... Je n'y comprends plus rien.

[Gilgamesh]

le ciel étoilé qui est à 3K.

En fait il faut considérer la température du fond du ciel qui dans mon souvenir est de -90°C

a+