Тред №132902

Цитата: _YUKLA_
Все просто.

1.  За сутки в состоянии покоя человек выделяет 10 000 кДж тепла ("в состоянии покоя взрослый человек продуцирует 3,35-6,25 кДж (0,8-1,5 ккал) на 1 кг массы тела за 1 час"). В условиях атмосферы данное тепло уходит через кожу, дыхание и пот. При обычных условиях человек теряет 2-3 литра пота в день. Через дыхание уходит еще порядка 1-1.5 литра воды.

В условиях вакуума человек лишен возможности осуществлять обычный теплообмен. Все, что он выдыхает и что выделяется через поры кожи остаётся в скафандре. Плюс - вся выделенная человеческим телом тепловая энергия.

Таким образом - скафандр должен

• рассеивать выделенное человеком тепло в окружающую среду
  


• поглощать, конденсировать и выводить выделенную человеческим телом воду. Которой, я напомню - 3-5 литров в день или 150 - 200 миллилитров в час. Это в среднестатистических условиях. В условиях повышенной нагрузки или температуры водоотделение увеличивается в разы.
  

2. Итак. Скафандр должен поглощать 200 граммов воды в час минимум и рассеивать 420 кДж тепла в тот же час.  Что такое 420 кДжоулей? Джоуль - это 1 Ватт на 1 секунду. Т.е., 420 кДжоулей - 420 КилоВатт в секунду (выделенные в течении часа) или примерно 120 Ватт в секунду каждую секунду.

Лампочка накаливания мощностью 120 ватт внутри скафандра (который в вакууме), включённая постоянно - это наш "человек на Луне".

3. Луна лишена атмосферы, которая поглощает и рассеивает солнечную радиацию. Вся она падает на "человека на Луне". Всего солнечной энергии на поверхность Луны падает 1368 Вт на квадратный метр в секунду. Площадь освещённой части скафандра мне точно не известна, но я полагаю, что она не многим менее 1 кв. метра. Альбедо (отражательная способность) скафандра, даже если он полностью покрыт алюминиевой фольгой, будет не больше 0.7-0.8 ко всему спектру солнечного излучения. Т.е., положим, 70% излучения отразится.

Таким образом, скафандр ДОПОЛНИТЕЛЬНО нагреется Солнцем еще на величину поступающей энергии в  400-450 Ватт в секунду.

Итого пока мы имеет суммарный приход энергии в скафандр в размере 120+400(450) = 520(570) Ватт в секунду.

Для поддержания постоянной температуры внутри скафандра все это он должен, безусловно, рассеивать в окружающую действительность.

4. Лунная поверхность нагревается Солнцем. И отражает и переизлучает солнечную энергию в космос. Отражает она 7-10 процентов. Переизлучает все остальное, ибо поверхность Луны остаётся термостатичной. В инфракрасном диапазоне, волны которого достаточно легко поглощаются скафандром. Рассчет теплового потока достаточно сложен. Но порядок величин примерно такой - нам нужно добавить к нашему "человеку на Луне" еще 50-70 Ватт в секунду нагрева от лунной поверхности.

Итого:
- Скафандр должен поглощать и связывать 200 граммов воды в час.
- Скафандр должен рассеивать 570-640 Ватт в секунду за секунду.

Поправьте меня, если я где-нибудь ошибся.

Цитата: _YUKLA_
По поводу кинокамеры.

Вопросы работы механизмов в вакууме здесь не самые критические. Все это решается достаточно просто. Интересно другое.
1. Температурный режим. Как я уже писал ранее, на 1 кв. метр поверхности Луны падает 1368 Ватт солнечного излучения в секунду. Пусть площадь поверхности камеры - 0.04 кв. метра. И альбедо - те же 0.7, что и у скафандра. Камера получит, таким образом 1368*0.3*0.04 = 16 Ватт в секунду за секунду энергии только от Солнца. И должна ее рассеять. Иначе пленка перегреется.

И не только пленка. Перегреется оптика, она начнет расширяться и ее геометрия изменится. Т.е. - упадет качество формируемой оптикой картинки.

Рассеять 16 ватт в секунду не сложно - нужны радиаторы, примерно как на современных усилителях, мощностью ватт 50-60 (с учётом отсутствия теплообмена через атмосферу). Однако, если носить камеру в руках или на скафандре - добавляется энергетический выход от скафандра + то, что от него отразилось. Так что камера в руках или на брюхе астронавта должна ощутимо нагреваться.

2. Фотопленки не могут работать в вакууме. По крайней мере - те, что на желатиновой основе. Желатин в пленках "жидкий". В нем есть доля воды и не малая. В вакууме вода начнёт испаряться, разрушая желатиновый слой и ухудшая его характеристики. Как просто механические - слой станет ломким и начнет осыпаться, так и фотохимические. Желатин поглощает свободные ионы хлора, которые выделяются при экспонировании фотокристаллов. Он (желатин) может это сделать только при наличии воды. Если ионы хлора поглощаться не будут - не получится скрытого изображения.

3. Оптика кинокамер и лунных фотоаппаратов должна быть защищена от ультрафиолетового излучения. Должны стоять специальные фильтры. Иначе - пленка будет засвечена интенсивной "голубой вуалью".

4. Уровень радиации (проникающей) на поверхности Луны по разным оценкам, составляет от 20 до 40 микрорентген в час. Для пленки это не критично. Но. Опасность представляют высокоэнергетические частицы. Протоны солнечного ветра, альфа-частицы, нейтроны и так далее. Они должны оставлять характерные треки или яркие точки на лунных фотографиях.

От всего этого нужно защищаться. Например - полимерные пленки в корпусе советской фототехники - поглотитель нейтронов (нейтроны выбивают протоны из органических материалов).

В моменты солнечных вспышек, когда ударная волна выброса достигает орбиты Луны, уровень радиации должен скачкообразно возрастать на один-два порядка. Можно посмотреть данные по солнечной активности и выяснить, какова была радиационная картина именно в те дни и часы, когда американцы как бы "ходили по Луне".

Цитата: bjaka_max от 08.07.2009 17:37:13
Значит снимать в космосе нельзя и все космические фотоснимки голимый обман? На орбиту люди получается тоже не летали, и вообще земля плоская и сверху накрыта небесной твердью....

А почему альбедо скафандра 0,3? если я правильно помню такое альбедо например у земли, а скафандр то белый... тоесть там должно быть, что-то близкое к снегу 0,9, тоесть сразу уже надо рассеивать 6 ватт. И насчёт 40 квадратных дециметров площади я сомневаюсь, давайте осетра урежем хотябы раза в 2, размеры хассельблада 113x110x193 мм. Итого мы можем рассматривать уже вполне терпимые 3 ватта.

Кстати, обычное стекло прекрасно защищает от ультрафиолета... Ультрафиолет пропускает только специальное кварцевое стекло.

За всё время программы апполон на солнце была только одна вспышка и во время неё на луну никто не летал.

Цитата: _YUKLA_
Скорее всего, космические фото и кинокамеры пленочной эпохи были газонаполненные.

Вернемся к нашему скафандру. Для того, чтобы рассеивать наши 600-700 Джоулей за секунду просто пассивных элементов типа "радиатор" не достаточно. Нужны тепловые насосы указанной мощности. Которые бы эффективно охлаждали скафандр и эффективно же рассеивали избыточное тепло. За спиной у астронаффта должен быть, таким образом, некий рюкзак с холодильником.  ;)

Который, соответственно, будет потреблять электроэнергию. Откуда ее взять? Из аккумуляторов, вестимо. Астронаффты же ходили автономно. Итого. Нужен аккумулятор, который бы выдавал 1 киловатт в час. И работал бы столько, сколько астронаффты находились вне лунного модуля.

Возьмем свинцовый аккумулятор. Удельная энергия лучших свинцовых аккумуляторов достигает 8 Вт·ч/кг. Нам на час нужно хотя бы 1 КВатт/час.   Или свинцовый аккумулятор весом 125 килограмм.   Не подходит, многовато...

Возьмем никель-кадмиевый аккумулятор. Удельная энергоёмкость его 45–65 Вт·ч/кг. По максимуму 65 Вт·ч/кг у нас получиться жалкие 16 килограмм. Уже приемлемо. Но это только на один час.

Теперь - литий-ионный аккумулятор (изобретенный компанией Sony в далеком 1991 году). Удельная энергоёмкость его 110–160 Вт·ч/кг. Т.е., рюкзак нашего астронаффта станет легче в 2.5 раза - итого всего-то 6 килограмм.

Рассчеты исправлены. Для никель-кадмиевых аккумуляторов вес аккумулятора для одного часа работы должен составлять 16 кг.

Кто знает, сколько часов по максимуму находились астронаффты вне лунного модуля?  ;)

Цитата: Cyclop от 08.07.2009 18:46:55
_YUKLA_, мегареспекты за подход, логику и корректность расчетов.

Не имею времени выискивать насовские подробности про скафандры, просто помню, что краем глаза видел информацию об их водяном охлаждении. Информация к размышлению: удельная теплота парообразования воды = 2250 кДж/кг. Это значит, что 1 кг воды при испарении за час заберет 2250 кДж тепла, что довольно точно соотносится с Вашими выкладками об излишнем тепле за тот же час (около 2100 кДж в час - я правильно посчитал?).

Т.е., не аккумулятор, а водяной испаритель и бак с водой.