✅ الإجابة التفصيلية:
أولًا: أهمية أنظمة التبريد في الفضاء:
الأجهزة الإلكترونية في الأقمار الصناعية تولد حرارة أثناء التشغيل.
عدم وجود وسط حراري لنقل الحرارة (مثل الهواء أو السوائل المتدفقة بحرية) يمثل تحديًا.
التبريد مطلوب للحفاظ على كفاءة الأداء ومنع الانهيار الحراري.
ثانيًا: سلوك السوائل في الجاذبية الصغرى:
لا تتحرك السوائل إلى الأسفل كما على الأرض.
يعتمد تدفقها على التوتر السطحي، وقوى الشعرية، والضغط الداخلي.
تتجمع في أماكن غير مرغوبة => توقف سريان السائل => فقدان وظيفة التبريد.
ثالثًا: تأثير ذلك على أنظمة التبريد:
فقدان فاعلية أنظمة التبخر-التكاثف.
صعوبة ضخ السوائل دون فقاعات أو انفصال في السريان.
انخفاض كفاءة المبادل الحراري.
التحليل النقدي:
يعتمد تصميم أنظمة التبريد في المدار على فهم عميق لسلوك السوائل في هذه البيئات. وهنا تبرز أهمية تقنيات مثل الأنابيب الشعرية (Capillary Pumped Loops)، والأنظمة القائمة على الدفع الكهربائي أو المغناطيسي، إضافة إلى تطوير سوائل ذات خصائص محسنة للتماسك والسيولة.
تجارب وأبحاث:
وكالة الفضاء الأوروبية (ESA): أجرت تجارب على نظام تبريد مغلق باستخدام أنابيب شعيرية، ونجح في تبريد معدات الاتصالات في قمر صناعي منخفض المدار.
مختبر ناسا المداري: اختبر استخدام مضخات كهربائية تعمل دون جاذبية وحققت استقرارًا حراريًا طويل الأمد.
ربط بالحياة اليومية:
في الأجهزة المنزلية مثل اللابتوب، أنظمة التبريد تعمل بشكل فعال بسبب الجاذبية التي تسحب الهواء الساخن لأعلى. لكن في الفضاء، هذه الخاصية غير موجودة، ما يجعل من الضروري إعادة ابتكار المفاهيم الأساسية للتبريد.
المصادر:
ESA Thermal Systems Research, 2021.
NASA Microgravity Fluid Dynamics Lab.
كتاب الفيزياء – الصف الثالث الثانوي – وحدة الجاذبية وسلوك الموائع.