Kühlung im Satelliten?

E. T. schrieb:
> Wo geht die Wärme also hin?


Wo Licht ist, ist auch Schatten.

Es stellt sich ein thermisches Gleichgewicht ein.

Leistungsplus:
Sonnenstrahltung     (im mittel 1.367 W/m²)
Albedo der Erde      (? W/m²)
Elektrische Energie  (z.B. 12 kW beim Eurostar E3000)

Leistungsminus:
Thermische Abstrahlung: Siehe Artikel "Stefan-Boltzmann-Gesetz".


Einflussnahme:
Oberflächenbeschichtung beeinflusst den Anteil der reflektierten 
Strahlung.
Ausrichtung des Satelliten zur Sonne hin.
Bzw. Ausrichtung und Aufbau so, dass viel Anteil des Satelliten im 
eigenem Schatten liegt.
Radiatoren.
Die Satelliten sind so aufgebaut, dass sich im Innerem möglichst kein 
Temperaturgradient entsteht.

Man kann auch nach "thermal control system" googlen.

Bei meiner alten Firma haben wir so eine Strahlungskühlung für die 
Raumsonde Rosetta gebaut.

Die Elektronik befindet sich hinter jalousieähnlichen Aluminiumklappen, 
die je nach Temperatur über Bimetallfedern auf- oder zumachen und so die 
Temperatur im Inneren regeln ("Thermal Louvres").

Diese Klappen saßen seitlich an der Sonde und waren dadurch von der 
Sonne abgewandt, damit die Strahlung schön ins All entweichen konnte.

Das Prinzip ist schon sehr lange in Verwendung.

Zusätzlich zu dem was Peter und Wolfgang schon erwähnt haben:

Üblicherweise sitzen die Elektronikboxen (Computer etc) auf den 
Strukturpanels der Satelliten und sind entsprechend thermisch 
angebunden.

Dre Thermalhaushalt eines Satelliten ist - zumindest im Inneren - 
manchmal erstaunlich ausgeglichen. Wir haben es vor vielen Jahren einmal 
beim GIOVE-B (der zweite Galileo Testsatellit) für den Bordcomputer 
durchgespielt. Im Nominalbetrieb schwankt die Temperatur zwischen 20 und 
25 °C, also eigentlich recht angenehm :-)

Was auf der Außenseite sitzt, ist allerdings eine völlig andere Sache 
(Solarpanels beim GEO Satellit werden richtig schön kalt und auch >100°C 
warm).

Zoe

E. T. schrieb:
> Aber wo Strahlung rausgeht, geht auch Sonnenstrahlung rein,

Nicht, wenn es auf der Schattenseite liegt.
Und die Hälfte eines Satelliten liegt immer im Schatten.

Viel schlimmer ist das Vakuum.
Man baut nicht in jeden Satelliten eine Druckkammer.
Also sitzt die Elektronik im Vakuum.
Und damit entfällt Konvektionskühlung, es bleibt nur
Ableitung der Wärme (eher 500W als 50W) über Strahlung
(man will aber nicht dass es glüht) oder eben
Wärmetransport durch Wärmeleiter, wie Metalle
oder ein geschlossenes System gefüllt mit
Wärmetransportmittel (z.B. Öl), was aber auch blöd
ist wenn dann mal was undicht wird.

Heute interessant sind SMD Chips auf Alu-Leiterplatten
in einem Alugestell das die Wärme auf die Schattenseite
leitet und auf der Sonnenseite z.B. durch die Lamellen
abgeschattet ist.

Das Problem der mangelnden Kühlung haben eigentlich nur die Astronauten 
beim Außeneinsatz, weil ihnen auf der einen Seite die Sonne auf den Pelz 
brennt und auf der anderen Seite die Temperatur des Raumanzugs zu gering 
ist, für eine hohe Wärmeabstrahlung. Da geht nur wenig weg.

Die Kühler von den Heatpipes und Kompressor-Konvektoren kann man 
hingegen auf ausreichend hohen Temperaturen betreiben, um genug 
Strahlung zu haben.