Starman con la TESLA nello spazio, SpaceX , qualcosa non mi torna

Salve a tutti, chiedo lumi riguardo una curiosita’ che mi è venuta guardando lo splendido video mandato negli scorsi giorni in diretta da SPACEX sul lancio del razzo con a bordo la macchina TESLA, ascoltando l’intervista di Elon Musk, ad un certo punto dice che i materiali dell’auto non sono stati modificati, e, proprio per questo motivo, è curioso di vedere come reagiranno i materiali a quelle temperature.
Ora, come sappiamo, nello spazio quando si è alla luce del sole, si raggiungono immediatamente temperature di circa 120 gradi celsius, quindi mi sono chiesto come mai il cruscotto, la vernice,gli pneumatici o altre parti della tesla sono rimaste sempre intatte anche dopo ore all’esposizione della luce solare nello spazio?vi ringrazio anticipatamente!

Ciao infatti anno impresso una rotazione alla Tesla, se ci fai caso, in modo tale che le superfici vengano esposte a mò di girarrosto. La carrozzeria é in alluminio, e l’alluminio ha una buona conducibilità termica, quindi distribuisce il calore evitando i punti troppo caldi. Le gomme e le plastiche varie anche secondo noi, non dureranno a lungo. Le telecamere sono state previste per riprendere solo x qualche ora, perciò non so come faranno a vedere in futuro come reagiscono i materiali all’ambiente dello spazio. Ne abbiamo parlato a lungo, nel topic del falcon heavy ti posto una pagina a caso, bisognerebbe leggerle tutte si lo so siamo prolissi https://www.forumastronautico.it/index.php?topic=26476.875

Ti ringrazio,pero’ non mi torna comunque la cosa perche’ nel video si vedono parti del cruscotto stare al sole per alcuni secondi di fila e, sempre se non mi sbaglio quando dico che senza atmosfera i 120 gradi di calore del sole per irraggiamento sono IMMEDIATI,almeno sul cruscotto dovremmo iniziare a vederlo fumare o deformarsi ogni volta che è illuminato no?senza considerare che all’ombra la temperatura scende improvvisamente a oltre meno 150(non ricordo di preciso),quindi anche il ciclo freddo/caldo/freddo dovrebbe causare problemi ai materiali,ed in pochi secondi non ore.

Ciao Alexander.
Per dare una risposta alla tua domanda devi considerare alcuni fatti:

  • la temperatura va intesa come la misura dello “stato di agitazione” delle molecole. Sulla Terra il calore del Sole si trasmette, tra le altre forme e per come lo percepiamo noi umani a livello fisico, per convezione (tipica della trasmissione di calore nei fluidi): l’energia solare “agita” le molecole d’aria (o d’acqua) che di fatto diventano un mezzo relativamente efficiente attraverso il quale tale energia arriva alla nostra pelle (o agli oggetti ecc…). So che sto escludendo migliaia di altri fattori ma cerco di semplificare.
  • nello spazio il calore si trasmette praticamente solo per irraggiamento, visto che nel vuoto manca quel ruolo di “tramite” giocato dalle molecole di aria qui sulla Terra. L’irraggiamento, che di fatto consiste nell’emissione di radiazione elettromagnetica da parte di una sorgente (una stella per esempio) che colpisce un certo corpo, e’ un metodo di trasmissione del calore molto piu’ inefficiente della conduzione o della convezione.

Detto questo, non solo la Tesla ruota insieme al secondo stadio del Falcon Heavy, esponendo abbastanza uniformemente le varie parti alla radiazione solare, ma di fatto la lontananza dal Sole fa si’ che la quantita’ di radiazione che la raggiunge sia davvero bassa (anche se non inesistente, certo - specie in questa fase, di fatto in allontanamento dalla Terra(e dal Sole) e che venga trasmessa all’auto in modo molto inefficiente.
Credo che il freddo dello spazio profondo quindi sia piu’ che sufficiente a tenere la temperatura media della Tesla molto molto bassa, scongiurando la fusione delle parti plastiche. Considera che la temperatura media in ombra nelle vicinanze dell’orbita terrestre e’ di circa -100/-120C, e va a diminuire via via che ci si allontana dal Sole.

P.S. Sono consapevole delle semplificazioni che ho inserito in questo post, ma il punto non era scrivere un trattato scientifico sulla trasmissione del calore nello spazio :stuck_out_tongue_winking_eye:

Ciao,ho gia’ considerato questo discorso,altrimenti la temperatura sarebbe stata di 2000 gradi,invece siccome c’è solo l’irraggiamento,ci sono “solo” 120 gradi e sono immediati.

Non sono “immediati”; il Sole manda 1,3 kW per metro quadro, ma il materiale, qualunque sia, ha una sua inerzia termica, e ci mette del tempo a scaldarsi. Esattamente come un piatto messo in forno, si scalderà, ma in un certo tempo.
Oltre a questo, le normali materie plastiche a 120° C non fondono di certo. Si alterano di sicuro, ma non in 4 ore, tempo che è durata la trasmissione.

edit:typo

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Ciao Alexander, puoi accennarmi il calcolo fatto per determinare i 2000 gradi di cui parli? In questo modo ci aiuteresti a capire cosa non torna nei tuoi calcoli. :slight_smile:

Grazie Marco. Mi permetto anche di aggiungere che la Tesla, a sua volta, emette parte dell’energia ricevuta dal Sole.
Insomma, per dare una risposta precisa credo si possa metter mano al libro di fisica e fare dei calcoli, per i quali mi manca il tempo. Ma posso consigliare ad Alexander anche di dare un’ occhiata qui https://space.stackexchange.com/questions/7827/whats-the-typical-temperature-of-a-satellite-orbiting-the-earth

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EDIT: avevo risposto contemporaneamente anche io in modo simile e siccome mi ero impegnato aggiungo il mio contributo! : )

Dove hai trovato questo dato dei 120 gradi immediati?
È una affermazione semplificata perché gli effetti dell’irraggiamento sono cumulativi e perché materiali diversi si riscaldano in modo diverso (ad esempio in base alla loro riflettività). È interessante vedere come la plastica della macchina resti invariata nel colore e nell’opacità dopo qualche ora, effettivamente non è per nulla scontato. Però mi viene da pensare che gli iterni di una macchina sono fatti di materiali con una buona resistenza allo stress termico: pensa ad un auto lasciata chiusa sotto il sole in agosto in paesi vicino all’equatore, o alle macchine che affrontano gli inverni russi… insomma viene usata plastica che resiste a temperature abbastanza estreme, e anche a cicli caldo-freddo ripetuti per diverse stagioni. I copertoni poi sono ancora più tosti. Secondo me non c’è nulla di strano.

Sull’altro thread si diceva comunque che in quell’ambiente la plastica e la vernice si sarebbero drasticamente deteriorate entro un anno.

Tra qualche anno della Tesla resterà soltanto una carcassa; uno scheletro metallico con i resti del manichino in tuta al volante.
Ovviamente ci vorrà del tempo (non moltissimo).
Per il suo colpaccio pubblicitario Musk si è premurato che almeno per le quattro ore di trasmissione e per le iconiche foto che resteranno nell’immaginario collettivo la Tesla si presentasse al meglio (dopo non ha importanza).
E’ ovvio che prima di lanciare abbiano fatto degli studi per verificare che questo obiettivo minimo potesse essere raggiunto; pensa che brutto effetto avrebbe fatto se l’auto si fosse presentata già da subito fortemente danneggiata.
Sicuramente se non avessero potuto fisicamente assicurare a Musk quelle quattro ore,credo che la SpaceX avrebbe cercato un payload alternativo.

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Per la cronaca la Bibbia lasciata da Scott sul rover di Apollo 15, un libro di carta, è rimasta intatta per ore sotto il sole del giorno lunare. Potete vederla appoggiata alla leva di comando del rover in questa foto.

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Ciao nessun calcolo ricordavo solamente che nella termosfera che va da circa 80-90 km a circa 500 km la temperatura fosse di 2000 gradi ma qui ad esempio parla “solo” di temperature oltre i 1000 gradi, quindi ricordavo male ma anche 1000 gradi non sono pochi http://www.ecoage.it/termosfera.htm

Per i 120 gradi “immediati” invece, dico cosi’ perche’ quella è proprio la temperatura che viene, come dire, immediatamente a contatto per irraggiamento con la SUPERFICIE del cruscotto,non è come metterla in un forno caldo a 120 gradi dove il calore ha magari bisogno di un paio di minuti per agire sulle plastiche, quelle del sole, sono onde elettromagnetiche che agiscono per irraggiamento, significa che sulla SUPERFICIE DEL CRUSCOTTO ci sono IMMEDIATAMENTE 120 gradi di calore, e, dalle immagini, il cruscotto a volte sta quasi un minuto al sole,è per questo che non riesco a spiegarmi la cosa,sicuramente andranno fatti dei calcoli piu’ precisi ma cosi’ sembra proprio strano.Ah la plastica fonde del tutto a circa 90 -100 gradi,ci sono alcuni polimeri che possono arrivare oltre,magari il cruscotto della tesla è fatto con questi polimeri.

Oh mio Dio questa non la sapevo!E’ ancora piu’ inspiegabile, per ore, non riesco proprio a trovare una soluzione.

“sulla SUPERFICIE DEL CRUSCOTTO ci sono IMMEDIATAMENTE 120 gradi di calore”

No, mi dispiace, ma proprio no. La radiazione solare è elettromagnetica, esattamente come quella del forno, e le leggi sono proprio le stesse. Non c’è nulla di immediato. Quando ti esponi al sole mica vai immediatamente a una temperatura; la tua pelle sente il calore, ma prima di scaldarsi ci va un pò. Ed è proprio lo stesso anche nel vuoto, la presenza o meno dell’aria non cambia di molto le leggi di trasmissione del calore nello spazio fra noi ed il Sole.
La “temperatura” della termosfera è tutta un’altra cosa. Essendo questa composta di gas estremamente rarefatto, il calore che cede ad un corpo solido è pochissimo. E’, come diceva prima Marcozambi, una temperatura termodinamica del gas, ma non quella di equilibrio di un corpo solido. Diversamente le antenne e le strutture leggere dei satelliti sarebbero tutte incandescenti :slight_smile: e non lo sono mica.

Per finire ti giustifico quei 120 gradi. Il cruscotto è inizialmente freddo, riceve energia radiante dal Sole, luminosa e termica, e inizia a scaldarsi. Scaldandosi emette a sua volta radiazione infrarossa, verso tutte le direzioni dello spazio profondo. La temperatura di equilibrio, quella a cui l’energia ricevuta e quella radiata sono uguali, è nell’ordine di 100-120 °C per un corpo tipico. Se fosse bianco sarebbe minore, se fosse nero sarebbe maggiore. D’altra parte, il cruscotto della tua auto, tipicamente scuro, sotto il sole di luglio raggiunge e supera gli 80°. Non arriva più su perchè l’aria porta via un pò di calore per convezione; ma anche qui, le leggi del traferimento termico sono le stesse.
Le plastiche industriali fondono ben oltre i 200 °C; la gomma degli pneumatici non fonde, ma si rammollisce oltre i 150°, poi si decompone. Le vernici sono polimerizzate in forno, e 200° per un pò li reggono di sicuro. E così la bibbia di Scott… scottava :slight_smile: ma non si è decomposta.

L’energia raggiante incidente su una superficie non diventa tutto irraggiamento. Essa si scompone in tre fattori: una parte viene riflessa, una parte viene assorbita e una terza parte viene trasmessa per conduzione agli strati sottostanti, o passa attraverso come nel caso del parabrezza. Il calcolo varia secondo il materiale (che é anche il colore) e la lunghezza d’onda.

Ciao ti ringrazio per le spiegazioni sulle plastiche,sulla gomma e sulla vernice,se resistono a quelle temperature ora ha tutto piu’ senso,solo l’esempio della pelle sulla terra non credo sia corretto perche’ nello spazio non c’è l’atmosfera quindi i 120 gradi che riceveresti sulla pelle non si disperderebbero nell’aria ma si potrebbero disperdere soltanto sulla pelle,per questo penso che non sia come sulla terra, ma tanto se resistono a quelle temperature il problema non si pone, grazie ancora.

Questo thread è la dimostrazione di come non sapendo minimamente come funzionano le leggi della fisica, termodinamica, chimica e via dicendo si possano trarre delle conclusioni (spaventosamente errate) affidandosi al proprio “senso delle cose”, alla propria personale percezione del mondo e delle leggi che lo regolano. Qualcosa non mi torna può dirlo solo chi ha una profonda conoscenza dei fenomeni in gioco ed effettivamente osserva qualcosa di inaspettato. Alexander ha il merito di aver capito le argomentazioni e le spiegazioni che gli sono state fornite ma molte altre persone con questo approccio (non conosco l’argomento ma qualcosa non mi torna!) rimangono sulle loro convinzioni a prescindere dalle spiegazioni o semplicemente dai fatti. SpaceX ha dichiarato che la Tesla non ha subito alcun trattamento per sopportare l’ambiente spaziale. In quattro ore la macchina non ha evidenziato particolari deterioramenti. Questo significa che una macchina può “sopportare” l’ambiente spaziale per almeno quattro ore. È così difficile da accettare? Se qualcuno aveva dei dubbi in merito ora sono stati fugati. Se qualcosa ancora non torna va ricercato esclusivamente nelle nostre conoscenze che evidentemente sono da rivedere.

Normalmente nei cruscotti delle automobili si impiegano termoplastici a base di PP, PVC, PET, PC, PC/ABS con particolari additivazioni che ne aumentano la resistenza ai raggi UV e alle alte temperature tipiche di un abitacolo esposto al sole estivo. Non mi stupirei quindi se la Tesla di Musk potesse resistere ancora qualche altra settimana nello spazio.

Forse hai colto nel segno: SpaceX avrebbe potuto impiegare batterie per le videocamere che permettessero una ripresa per un periodo maggiore di 4 ore (40 anni fa si è arrivati vicino a quella milestone persino nell’inferno dell’atmosfera venusiana!).
Imho le 4 ore potrebbero quindi essere state un compromesso studiato a tavolino tra il rischio di compromissione degli elementi strutturali della Tesla, e l’opportunità di assicurare un ritorno mediatico di successo.