He aquí un problema con el que tropiezan casi todos los que entienden de física básica. Ya sabes que el vacío es un terrible conductor del calor. Actúa como el termo más grande del mundo. Entonces, lógicamente, si atrapas calor dentro de una nave espacial, debería permanecer allí para siempre. Pero las naves espaciales no permanecen calientes. Se las arreglan para deshacerse constantemente del exceso de energía térmica. ¿Cómo?
La respuesta está en comprender cómo se mueve el calor cuando no hay aire que lo transporte.
Enfriamiento radiativo versus enfriamiento convectivo
En la Tierra, enfriarse es fácil. Tienes convección. El aire se mueve. Los fanáticos giran. El agua hierve. Estos procesos dependen de un medio (gas o líquido) para transportar el calor lejos de una fuente. En el vacío del espacio no hay aire. Sin convección. Sin viento.
Así que las naves espaciales dependen enteramente de la radiación térmica. En concreto, la radiación infrarroja. Todo objeto emite energía térmica en forma de ondas electromagnéticas. Cuanto más caliente es el objeto, más radiación emite. En el espacio, esta es la única forma de liberar calor.
Esta diferencia fundamental cambia la ingeniería.
Considere la estación Skylab. Necesitaba sobrevivir a la intensa radiación solar a su altitud orbital. Los ingenieros cubrieron algunas partes con oro. El oro es excelente para reflejar la radiación infrarroja. Mantiene alejado el calor del sol. Pero también necesita deshacerse del calor generado por sus propios componentes electrónicos, pilas de combustible y motores de cohetes. Para ello utilizó grandes radiadores.
Estos radiadores tenían que ser enormes. ¿Por qué? Porque sin la convección que los ayude, tienen que trabajar mucho más para liberar la misma cantidad de energía. Un radiador en la Tierra podría usar un ventilador para empujar el aire sobre aletas calientes. En el espacio, solo tienes placas de metal en el vacío. Necesita superficie para compensar la falta de ayuda convectiva.
El arma secreta del transbordador
El transbordador espacial llevó este desafío a la órbita terrestre baja. Su diseño incluía un inteligente sistema de refrigeración pasivo integrado en las puertas del compartimento de carga.
Estas puertas estaban revestidas con radiadores. Una vez que el transbordador alcanzó la órbita, la tripulación tuvo que abrir esas puertas. Esto no fue sólo por la apariencia. Fue el primer paso en el proceso de gestión térmica. Al exponer los radiadores al frío del espacio, el transbordador podría eliminar el exceso de calor generado durante el ascenso y mientras está atracado.
Si mirabas el transbordador en órbita, estabas viendo un sistema que tenía que rechazar el calor únicamente a través de ondas electromagnéticas. Sin aire. Sin flujo de fluido. Sólo radiación.
Por qué los astronautas todavía tienen frío
Parece contradictorio. Si el espacio es un aislante perfecto, ¿por qué los astronautas se preocupan por congelarse? O mejor dicho, ¿por qué les preocupa que partes específicas de sus cuerpos se enfríen demasiado mientras el resto del traje se mantiene caliente?
El problema del “dedo frío” es un problema real durante las caminatas espaciales. El traje en sí está diseñado para mantener una temperatura interna estable. Pero el calor todavía viaja por conducción dentro de los materiales del traje. Si una herramienta se calienta, o si una parte específica del traje pierde calor más rápido que otras, el astronauta puede experimentar un enfriamiento localizado.
El vacío aísla todo el cuerpo del ambiente externo. Evita que el calor se escape al espacio. Pero no impide que el calor se mueva alrededor del interior del traje o entre los componentes conectados. Por eso los sistemas de control térmico de los trajes son tan complejos. Tienen que gestionar internamente
