Аполлоны надо вращать, чтобы не замерзли

Проследим теперь, что происходит с внешним тепловым потоком, поступающим на пластинку, ориентированную перпендикулярно направлению солнечных лучей. При этом для простоты рассуждений предположим, что эта пластинка расположена на большом удалении от Земли и все потоки, кроме солнечного излучения, пренебрежимо малы. Солнечный поток при этом будет частично поглощаться пластинкой, а частично отразится от нее в космос. Величина потока, поглощенная пластинкой, определяется средним по всему спектру коэффициентом поглощения As.
Пластинка никоим образом не является аккумулятором тепла: она его не утилизирует, не использует — это тепло будет посредством излучения "сброшено" в космос. Способность пластинки излучать тепло определяется так называемой степенью черноты ее поверхности ε: при одном и том же внешнем потоке пластинка с более высоким значением ε "сбрасывает" поступившее на нее тепло при более низкой температуре. Величины As и ε зависят от особенностей материала и состояния его поверхности и имеют максимальные теоретические значения, равные 1.
Итак, тепло, поступившее на пластинку, в связи с отсутствием в космосе естественной конвекции воздуха (или, как говорят специалисты, из-за пренебрежимо малого коэффициента конвективной теплоотдачи) передается ею в окружающую среду путем излучения. Если одна сторона пластинки теплоизолирована, то температура этой пластинки будет полностью определяться отношением As/ε, характерным для поверхности другой ее стороны. При химической полировке поверхности металлической пластинки коэффициенты As и ε оказываются равными соответственно 0,2 и 0,1, и в этом случае температура пластинки, облучаемой солнечным тепловым потоком, равна примерно

200° С

.
Такая температура вполне реальна для внешней стороны космического аппарата, обращенной к Солнцу. Это означает, что космическое пространство одновременно является и "холодным" (4 К без нагрева), и "горячим" (473 К при освещении Солнцем). Следовательно, конструктор космических кораблей вынужден решать две прямо противоположные задачи: предохранять космический аппарат и от переохлаждения, и от перегрева. Решить первую задачу можно, вообще говоря, довольно просто — утеплить корпус аппарата своего рода космической "шубой" и, кроме того, подогревать отдельные части его конструкции (хотя последнее приводит к излишним затратам располагаемых энергоресурсов). Вторая задача более коварна — охлаждение требует более серьезных усилий.
Улучшить условия отвода тепла в космос можно двумя способами. Во-первых, путем уменьшения отношения As/ε, что на практике достигается с помощью соответствующей обработки излучающей, или, как ее еще принято называть, радиационной поверхности. Широкое распространение получило, например, нанесение на эту поверхность специальных лакокрасочных покрытий, обеспечивающих рабочее значение As/ε=0,5 (в этом случае температура снизится и составит примерно 60°С). Во-вторых, можно отказаться от полной теплоизоляции одной из сторон рассмотренной ранее пластинки (т.е. уменьшить отношение площадей, воспринимающей и излучающей тепловой поток). Тогда тепло будет поступать на нее с одной стороны, а излучаться — с двух. В результате температура пластинки будет составлять для поверхностей, подвергнутых химической полировке, -120°С, а для поверхностей с лакокрасочными покрытиями, обладающими указанными характеристиками, -10° С.
В последнем случае известное преимущество по сравнению с прямоугольной пластинкой имеет цилиндр. Солнечный поток может поступать на так называемый солнечный мидель цилиндра, т.е. на площадь его сечения, перпендикулярного солнечным лучам. В то же время излучение тепла (без учета оснований цилиндра) будет происходить с боковой поверхности цилиндра. Как показывают расчеты, средняя по поверхности температура цилиндра при лакокрасочных покрытиях с Аs/ε=0.5 равна примерно -20°С.
Таким образом, с помощью сравнительно простых мер можно добиться того, чтобы средняя температура оболочки космического аппарата, нагреваемой солнечными лучами, была довольно низкой. Однако космический аппарат, как уже отмечалось, нагревается не только Солнцем, но и теплом, выделяемым его бортовой аппаратурой и членами экипажа. Отвести это избыточное тепло можно путем увеличения площади радиационной поверхности. За счет соответствующего выбора величины этой площади можно при заданной температуре отводить от космического аппарата весьма большие тепловые потоки