Aqui está um problema que confunde quase todo mundo que entende de física básica. Você sabe que o vácuo é um péssimo condutor de calor. Funciona como a maior garrafa térmica do mundo. Então, logicamente, se você reter calor dentro de uma espaçonave, ele deverá permanecer lá para sempre. Mas as naves espaciais não ficam quentes. Eles conseguem liberar o excesso de energia térmica constantemente. Como?
A resposta está em compreender como o calor se move quando não há ar para transportá-lo.
Resfriamento Radiativo vs. Resfriamento Convectivo
Na Terra, o resfriamento é fácil. Você tem convecção. O ar se move. Os fãs giram. A água ferve. Esses processos dependem de um meio – gás ou líquido – para transportar o calor para longe de uma fonte. No vácuo do espaço não há ar. Sem convecção. Sem vento.
Portanto, as espaçonaves dependem inteiramente da radiação térmica. Especificamente, radiação infravermelha. Cada objeto emite energia térmica na forma de ondas eletromagnéticas. Quanto mais quente o objeto, mais radiação ele emite. No espaço, esta é a única maneira de descarregar calor.
Essa diferença fundamental muda a engenharia.
Considere a estação Skylab. Precisava sobreviver à intensa radiação solar em sua altitude orbital. Os engenheiros revestiram partes dele com ouro. O ouro é excelente para refletir a radiação infravermelha. Mantém o calor do sol do lado de fora. Mas também precisa de se livrar do calor gerado pelos seus próprios componentes electrónicos, células de combustível e motores de foguetão. Para isso, utilizou grandes radiadores.
Esses radiadores tinham que ser enormes. Por que? Porque sem a convecção para ajudá-los, eles terão que trabalhar muito mais para liberar a mesma quantidade de energia. Um radiador na Terra poderia usar um ventilador para empurrar o ar sobre as aletas quentes. No espaço, você só tem placas de metal no vazio. Você precisa de área de superfície para compensar a falta de ajuda convectiva.
A arma secreta do ônibus espacial
O ônibus espacial levou esse desafio para a órbita baixa da Terra. Seu design incluía um sistema de resfriamento passivo inteligente embutido nas portas do compartimento de carga.
Essas portas eram revestidas com radiadores. Assim que o ônibus espacial alcançou a órbita, a tripulação teve que abrir essas portas. Isso não foi apenas pela aparência. Foi a primeira etapa do processo de gerenciamento térmico. Ao expor os radiadores ao frio do espaço, o ônibus espacial poderia liberar o excesso de calor gerado durante a subida e enquanto estivesse atracado.
Se você olhasse para o ônibus espacial em órbita, estaria olhando para um sistema que tinha que rejeitar calor apenas por meio de ondas eletromagnéticas. Sem ar. Sem fluxo de fluido. Apenas radiação.
Por que os astronautas ainda ficam com frio
Parece contra-intuitivo. Se o espaço é um isolante perfeito, por que os astronautas se preocupam com o congelamento? Ou melhor, por que eles se preocupam com o fato de partes específicas de seus corpos ficarem muito frias enquanto o resto do traje permanece quente?
O problema do “dedo frio” é um problema real durante as caminhadas espaciais. O traje em si foi projetado para manter uma temperatura interna estável. Mas o calor ainda viaja por condução dentro dos materiais do traje. Se uma ferramenta esquentar ou se uma parte específica do traje perder calor mais rápido do que outras, o astronauta poderá experimentar um resfriamento localizado.
O vácuo isola todo o corpo do ambiente externo. Impede que o calor escape para fora para o espaço. Mas isso não impede que o calor se mova dentro do traje ou entre os componentes conectados. É por isso que os sistemas de controle térmico em trajes são tão complexos. Eles têm que gerenciar internamente
