Kühlung im Weltraum durch Wärmestrahlung, welche Rolle spielt die Geometrie?

[Enas Yorl]

Wieviel Wärmenergie in Joule kann man denn im Weltraum bei etwa 1 m² Radiatorfläche (in beide Richtungen) abgeben?

-> Strahlungsaustausch ? Wikipedia

Die Strahlungsleistung eines Radiators hängt von der Temperatur ab und einiger anderer Konstanten ab.

Die Fläche alleine reicht nicht, um einen Zahlenwert angeben zu können.

Hinzu kommen noch die Leistungsfaktoren der Wärmepumpe, es sei den das System arbeitet passiv, was dann aber einen niedrigeren Wirkungsgrad des Gesamtsystems zur Folge hat. Hier ein Link zu den Radiatoren der ISS:
Heat Rejection Radiators | Lockheed Martin

[McWire]

Eine erste Näherung liefert Stefan Boltzmann :
Stefan-Boltzmann-Gesetz ? Wikipedia

Die Realität ist natürlich etwas komplizierter.

Ja klar, weil es in der Realität keine "schwarzen Strahler" gibt.
Also wenn man diese Formel anwendet, kommt man für eine Radiatortemperatur von sagen wir mal 400 K auf eine Strahlungsleistung von 1451 Joule / m² , also 1451 Joule für die Fläche von einem Quadratmeter.

[Pyromancer]

Wieviel Wärmenergie in Joule kann man denn im Weltraum bei etwa 1 m² Radiatorfläche (in beide Richtungen) abgeben?

Eine erste Näherung liefert Stefan Boltzmann :
Stefan-Boltzmann-Gesetz ? Wikipedia

Die Realität ist natürlich etwas komplizierter.

[McWire]

Wieviel Wärmenergie in Joule kann man denn im Weltraum bei etwa 1 m² Radiatorfläche (in beide Richtungen) abgeben?

-> Strahlungsaustausch ? Wikipedia

Die Strahlungsleistung eines Radiators hängt von der Temperatur ab und einiger anderer Konstanten ab.

Die Fläche alleine reicht nicht, um einen Zahlenwert angeben zu können.

[Cordess]

Wieviel Wärmenergie in Joule kann man denn im Weltraum bei etwa 1 m² Radiatorfläche (in beide Richtungen) abgeben?

[Enas Yorl]

Was spricht dagegen das bisschen Abwärme über ein Kühlsystem zusätzlich in das Plasma zu stecken?

Ich habe da nur kreativ weiter gedacht.

Ich wollte ursprünglich nur bemerken, das sich eigentlich kaum ein SF-Universum um das Abwärmeproblem von Raumschiffen Gedanken macht. Das technical manual von ST ignoriert das Problem ebenfalls. Es war von mir keineswegs beabsichtigt ST-Fans ans Bein zu pissen.

Es funktioniert aber, auch ohne SF-Pyhsik

Man könnte natürlich auch ein aktives Kühlsystem in das Raumschiff einbauen, was so ähnlich wie ein Kühlschrank funktioniert.
Dadurch kann man die Abwärme ziemlich stark bündeln, da man eine Ausgleichsflüssigkeit sehr viel stärker erhitzen muss um den Rest des Raumschiffes zu kühlen und je größer die Temperatur des Strahlers, desto stärker der Energiefluss.

Das braucht natürlich wiederum zusätzliche Energie, für das Kühlsystem, was wiederum auch Abwärme erzeugt.

Genauso macht man es auch in der ISS, nur braucht man deshalb trotzdem einen ausreichend großen Radiator, und den kann ich bei kaum einen SF-Raumschiff finden.

[McWire]

Dann wären die Warpgondeln der Radiator, so habe ich das aber nicht im technical manual gelesen. Für mich klingt das mehr, wie eine Fanlösung zur Ehrenrettung.

Die Warpspulen machen aus in Plasma gespeicherter elektromagnetischer Energie Subraumfelder für den Warpantrieb. Steht so im TM.
Was spricht dagegen das bisschen Abwärme über ein Kühlsystem zusätzlich in das Plasma zu stecken?

Ich habe da nur kreativ weiter gedacht.

Ansonsten erzeugt der Impulsantrieb ja noch einen Abgasstrahl, über den man auch Wärme ableiten kann.

Das funktioniert aber nur mit einen sehr schlechten Wirkungsgrad, ansonsten könnte man nämlich die Entropie umdrehen. Und das beißt sich mit den zweiten Satz der Thermodynamik.

Es funktioniert aber, auch ohne SF-Pyhsik

Man könnte natürlich auch ein aktives Kühlsystem in das Raumschiff einbauen, was so ähnlich wie ein Kühlschrank funktioniert.
Dadurch kann man die Abwärme ziemlich stark bündeln, da man eine Ausgleichsflüssigkeit sehr viel stärker erhitzen muss um den Rest des Raumschiffes zu kühlen und je größer die Temperatur des Strahlers, desto stärker der Energiefluss.

Das braucht natürlich wiederum zusätzliche Energie, für das Kühlsystem, was wiederum auch Abwärme erzeugt.

[Enas Yorl]

In Star Trek kann man elektromagnetische Energie in Warpfelder oder andere Subraumfelder umsetzen... von daher kann man die Abwärme einfach über den Warpantrieb abgeben... was wohl auch ein Grund sein dürfte, warum die Warpgondeln auch bei Impulsgeschwindigkeit aktiv sind.

Dann wären die Warpgondeln der Radiator, so habe ich das aber nicht im technical manual gelesen. Für mich klingt das mehr, wie eine Fanlösung zur Ehrenrettung.

Ansonsten könnte man versuchen die Wärmestrahlung dazu zu nutzen elektrischen Strom und daraus Radiowellen zu erzeugen und das Raumschiff permanent Radiowellen abstrahlen lassen.

Das funktioniert aber nur mit einen sehr schlechten Wirkungsgrad, ansonsten könnte man nämlich die Entropie umdrehen. Und das beißt sich mit den zweiten Satz der Thermodynamik.

[McWire]

Also die Wärme mit Phantasietechnik einfach weggebeamt.

In Star Trek kann man elektromagnetische Energie in Warpfelder oder andere Subraumfelder umsetzen... von daher kann man die Abwärme einfach über den Warpantrieb abgeben... was wohl auch ein Grund sein dürfte, warum die Warpgondeln auch bei Impulsgeschwindigkeit aktiv sind.

Ansonsten könnte man versuchen die Wärmestrahlung dazu zu nutzen elektrischen Strom und daraus Radiowellen zu erzeugen und das Raumschiff permanent Radiowellen abstrahlen lassen.

-> Thermoelektrizität ? Wikipedia

[Enas Yorl]

Du gehst davon aus, die Enterprise wäre so ineffektiv, dass sie ihre Energie in Form von Wärme verliert. Wahrscheinlich hat man aber überall Supraleiter verwendet,

Ein verlustfreier Energietransport, löst das Problem der Abwärme bei den Endverbrauchern nicht.

oder die Probleme anders behoben.

Also die Wärme mit Phantasietechnik einfach weggebeamt.

[bozano]

Ist im All die Form nicht egal,da man im All sowieso ein Kühlmedium wie z.B. Stickstoff benutzen würde?

Stickstoff wird auch warm. Aber bei der Frage ging es auch nicht um die ISS, sondern um Wärmestrahlung. Da sind Begriffe wie "schwarze Körper" (oder waren es dukle Körper?) und "weise Körper" von entscheidender Bedeutung, wobei sich die Begriffe nicht auf die tatsächliche Farbe beziehen.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
bozano schrieb nach 12 Minuten und 37 Sekunden:

Wichtig ist vor allen ein großes Oberflächen/Volumen-Verhältnis, Rückstrahlungen sind ja eher Kontraproduktiv. Wichtig ist natürlich auch ein geringes Gewicht, und das ganze muss dann auch noch in die Rakete passen. Deshalb verwendet man ja Platten, diese lassen sich mit einen einfachen Mechanismus ausfalten.

Natürlich bringt ein geringeres Gewicht Vorteile mit sich: Man braucht weniger Gewicht zu befördern und auch die innere Energie ist bei gleicher Temperatur auch kleiner. Aber darum ging es bei der Frage oben ja nicht.

Interessant ist in diesen Zusammenhang, das man bei kaum einen SF-Raumschiff Radiatoren findet, bei den Energiemengen welche z.B. die USS Enterprise so einsetzt, sollte diese eigentlich vor Hitze glühen.

Du gehst davon aus, die Enterprise wäre so ineffektiv, dass sie ihre Energie in Form von Wärme verliert. Wahrscheinlich hat man aber überall Supraleiter verwendet, oder die Probleme anders behoben.

[Enas Yorl]

Nicht nur die Form ist wichtig, sondern auch das Material. Auch eine Sternform ist an sich kein Problem, solange man ein Material benützt, das die Wärmestrahlung gut reflektiert (Alu ist so ein Stoff im gegesatz zu rostigem Eisen, wenn ich mich nicht irre).

Wichtig ist vor allen ein großes Oberflächen/Volumen-Verhältnis, Rückstrahlungen sind ja eher Kontraproduktiv. Wichtig ist natürlich auch ein geringes Gewicht, und das ganze muss dann auch noch in die Rakete passen. Deshalb verwendet man ja Platten, diese lassen sich mit einen einfachen Mechanismus ausfalten.

Ist im All die Form nicht egal,da man im All sowieso ein Kühlmedium wie z.B. Stickstoff benutzen würde?

Nur wenn man aktiv kühlt, was dann aber Kühlmittel (den flüssigen Stickstoff) verbraucht. Interessant ist in diesen Zusammenhang, das man bei kaum einen SF-Raumschiff Radiatoren findet, bei den Energiemengen welche z.B. die USS Enterprise so einsetzt, sollte diese eigentlich vor Hitze glühen.

[Pyromancer]

Ist im All die Form nicht egal,da man im All sowieso ein Kühlmedium wie z.B. Stickstoff benutzen würde?

Äh, Enas Yorl hat das Bild von der IIS mit den Radiatoren doch oben gepostet. Nichts mit "würde", im Weltall wird über Abstrahlung gekühlt.

[kosmoaffe]

Ist im All die Form nicht egal,da man im All sowieso ein Kühlmedium wie z.B. Stickstoff benutzen würde?

[bozano]

Nicht nur die Form ist wichtig, sondern auch das Material. Auch eine Sternform ist an sich kein Problem, solange man ein Material benützt, das die Wärmestrahlung gut reflektiert (Alu ist so ein Stoff im gegesatz zu rostigem Eisen, wenn ich mich nicht irre).