अंतरिक्ष जांच को हीटिंग की आवश्यकता क्यों है?

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मुझे पता है कि तापमान अर्धचालक और अन्य सामग्रियों की विशेषताओं को प्रभावित करता है, लेकिन हम जानते हैं कि कैसे और इसे ध्यान में रखा जा सकता है। इसके अलावा, कम तापमान इलेक्ट्रॉनिक्स को अधिक कुशल बनाता है, कभी-कभी सुपरकंडक्टिंग भी।

मुझे याद है कि क्यूरियोसिटी बनाने वाले इंजीनियरों ने पहियों को चलाने वाले मोटरों के लिए कम तापमान वाले इलेक्ट्रॉनिक्स पर भी विचार किया था, लेकिन फिर भी अंत में इसके खिलाफ फैसला किया।

ऐसा क्यों है, जाहिरा तौर पर, मंगल, यूरोपा या अंतरिक्ष में उन ऑपरेटिंग तापमानों के साथ घटकों के निर्माण के लिए इतना मुश्किल है?

संपादित करें: कोई भी उत्तर मेरे प्रश्न को इस प्रकार दूर नहीं करता है। मुझे पता है कि सभी भागों, दोनों इलेक्ट्रॉनिक और मैकेनिकल, और ग्रीस और इतने पर अपेक्षाकृत कम काम कर रहे तापमान हैं। मेरा सवाल है, हम -100 सी या जो कुछ भी उनके संकीर्ण ऑपरेटिंग तापमान बैंड है पर विशेष ठंडे धातु और ठंडे ग्रीज़ और ठंडे चिप्स क्यों नहीं बनाते हैं?

मान्य उत्तर हो सकता है: यह बहुत महंगा है, अपर्याप्त विज्ञान ऐसी ठंड के लिए उपयुक्त सामग्री का निर्धारण करने के लिए किया गया है, ऐसी ठंडी सामग्री ग्रह पृथ्वी की प्रचंड गर्मी में निर्मित नहीं की जा सकती है।

heat-management cooling

— Ansis मालिच
स्रोत

हम्म ... आपका सवाल था कि स्पेस प्रोब को हीटिंग की आवश्यकता क्यों है। आपको उसके कुछ अच्छे उत्तर मिले। यह कठिन क्यों है? आपको इसके कुछ उत्तर भी मिले हैं (घटकों में यांत्रिक तनाव)। जैसा कि मैंने इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए उल्लेख किया है। यह संभव है, लेकिन जटिल और महंगा है। बैटरी के लिए कोई समाधान नहीं है जो मुझे पता है। न ही स्नेहक के लिए। इसलिए मुझे लगता है कि उत्तर पर्याप्त शोध नहीं होगा, या संभव नहीं होगा।

— जकॉब

यदि आप इन उत्तरों से संतुष्ट नहीं हैं, तो प्रत्येक उत्तर पर व्यक्तिगत रूप से टिप्पणी करना बेहतर होगा (ताकि उपयोगकर्ताओं को सूचित किया जाए) यह समझाने के लिए कि उनका उत्तर आपके मूल प्रश्न से कम कहाँ है। यदि आप केवल अपर्याप्त उत्तर के जवाब में अपना प्रश्न अपडेट करते हैं, तो किसी को भी बदलाव के बारे में सूचित नहीं किया जाएगा - आपको सही उत्तर प्राप्त होने की संभावना कम होगी।

— इयान

ध्यान दें कि सुपरकंडक्टिविटी आमतौर पर कम तापमान पर खराब कंडक्टर से आती है । किसी भी तरह से, एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण में घटकों की चालकता डिवाइस को ठीक से काम करने के लिए कम या ज्यादा अपरिवर्तित रहने की आवश्यकता है। इस संबंध में सुपरकंडक्टिविटी अच्छी नहीं है।

— मनिशिथ

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डेटा बिंदु के रूप में, एक कारण deicing के लिए है । टीईएस साधन की जरूरत है यह प्रकाशिकी बर्फ जमाव की स्पष्ट रखने के लिए। निकट निर्वात में, निरंतर तापमान बनाए रखना एक कठिन इंजीनियरिंग समस्या हो सकती है। (यह भी देखें मंगल ग्रह के लिए पैकिंग , जो मुख्य रूप से मानव कारकों पर केंद्रित है, लेकिन आप एक निर्वात और कम गुरुत्व में रोबोटिक्स के लिए चुनौतियों के बारे में एक विचार दे सकते हैं।)

— जॉन Ericson

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क्योंकि कम तापमान में इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्माण की प्रक्रिया में पर्याप्त शोध और विकास नहीं हुआ है। और जांच विश्वसनीय होनी चाहिए।

आप भागों को 250'C में नहीं बना सकते हैं और उनसे -100'C में काम करने की उम्मीद कर सकते हैं क्योंकि उदाहरण के लिए एक चिप में सिलिकॉन भागों के साथ-साथ टंगस्टन भागों भी होते हैं। इन दोनों में अलग-अलग तापमान बनाम विस्तार विशेषताएं होती हैं, इसलिए ये हिस्से आसानी से अलग हो जाएंगे।

कम तापमान में आप टांका लगाने के लिए टिन का उपयोग नहीं कर सकते हैं टिन कीट देखें ।

— drzymala
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क्योंकि तापमान के एक सीमित दायरे में ही भाग मज़बूती से काम करते हैं। यदि तापमान सीमा से बाहर है, तो चिप्स सही ढंग से काम नहीं कर सकते हैं या बिल्कुल भी काम नहीं कर सकते हैं।

जांच में आमतौर पर किसी प्रकार की बैकअप बैटरी होती है और बैटरी 0 ° C से अधिक ठंडा होने पर क्षमता तेजी से कम हो जाती है। विभिन्न विशेषताओं की भरपाई करने के लिए बैटरी और इलेक्ट्रॉनिक्स को गर्म रखने के लिए यह बस आसान और अधिक कुशल है।

— Plecharts
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मैं इलेक्ट्रॉनिक्स, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और यांत्रिक भागों की तापमान संवेदनशीलता के लिए तीन मुख्य बिंदुओं को सामने रखूंगा:

तापमान के आते ही सभी बैटरियां काफी संवेदनशील हो जाती हैं। रासायनिक प्रतिक्रिया दर कम हो जाती है, और रिसाव की मात्रा बढ़ जाती है।
सिलिकॉन चिप्स में आमतौर पर कम तापमान की समस्या नहीं होती है। पैकेजिंग और पीसीबी सब्सट्रेट और बॉन्ड क्या है। और यहां तक कि वास्तविक समस्या कम तापमान नहीं है, लेकिन तापमान सीमा है। इसका कारण यह है कि सामग्रियों में विभिन्न तापीय गुण होते हैं, जैसे कि तापीय चालकता और विस्तार। पैक किए गए चिप्स और साथ ही पीसीबी के साथ बांड यांत्रिक तनाव उत्पन्न करेगा जो प्रवाहकीय सामग्रियों में सूक्ष्म-फ्रैक्चर की संभावना को बढ़ाता है।
मोटर और गियर जैसे यांत्रिक भागों को स्थानांतरित करने के लिए काम करने के लिए अक्सर स्नेहक की आवश्यकता होती है। उन स्नेहक के यांत्रिक गुण बहुत तापमान संवेदनशील होते हैं।

जहाँ तक मुझे पता है कि सबसे कम आप प्राथमिक बैटरी के साथ जा सकते हैं, कुछ -50C जैसा है। दूसरे भी बदतर हैं। तो वास्तव में इंसुलेट और हीट के अलावा कोई दूसरा विकल्प नहीं है। इलेक्ट्रॉनिक्स आप पीसीबी के समान सामग्री का उपयोग करके कम तापमान पर काम कर सकते हैं, जो कि सिलिकॉन के समान विस्तार है, और सीधे शास्त्रीय चिप पैकेजिंग के बिना सब्सट्रेट पर सिलिकॉन चिप्स माउंट करें।

— जेकब
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बैटरी -50 C से नीचे क्यों नहीं मौजूद हो सकती है? इसके अलावा, अंतरिक्ष जांच में मुख्य रूप से बिजली के लिए परमाणु रिएक्टर और सौर पैनल का उपयोग किया जाता है। क्या इनका पूर्ण तापमान सीमा है?

— Ansis Māliņš

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ठीक है, वे अभी भी मौजूद हैं, लेकिन वे काम करना बंद कर देते हैं। Batteryuniversity.com/learn/article/… मेरे पास अभी तक परमाणु रिएक्टर के साथ जांच देखने के लिए नहीं है। वे परमाणु जनरेटर या हीटर का उपयोग करते हैं। दोनों एक रेडियोधर्मी आइसोटोप के प्राकृतिक क्षय का उपयोग करते हैं। सौर पैनल शायद अभी भी काम करेंगे, लेकिन उदाहरण के लिए अंतरिक्ष रोबोट के लिए वे एक बैटरी के साथ संयोजन में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश समय हैं।

— जकोब

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इसमें एक कारक जिसका अन्य प्रश्नों में उल्लेख नहीं किया गया है, वह यह है कि अलग-अलग सामग्री तापमान में उतार-चढ़ाव के जवाब में अपने वॉल्यूम को अलग-अलग तरीकों से बदलते हैं। थर्मोस्टैट्स में द्विध्रुवीय स्ट्रिप्स के पीछे यह अवधारणा है कि जमे हुए होने पर पाइप क्यों फटते हैं, और क्यों आपके भोजन को "फ्रीजर जला दिया जाता है"। तो, हालांकि अर्धचालक ठंडे तापमान के लिए काफी लचीला हो सकते हैं, विभिन्न प्रकार की सामग्री (अलग मिश्र, विभिन्न स्नेहक) के साथ यांत्रिक भाग कम होंगे।

एक यांत्रिक भाग जो अत्यधिक तापमान (जैसे -100 C) पर काम करता है, संभवतः इसे उस तापमान पर गढ़ना होगा, उस तापमान पर मुख्य घटक में एकीकृत किया जाएगा, और अंतरिक्ष तक पहुंचने तक ठंडा रखा जाएगा।

— इयान
स्रोत

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मेरा सुझाव है कि प्रमुख कारण विश्वसनीयता है - एक बार एक जांच अंतरिक्ष में शुरू किया गया है, यह HAS काम करने के लिए।

जैसे, यह एक ज्ञात, विश्वसनीय, सामग्री को गर्म करने के लिए बहुत अधिक सुरक्षित है जो व्यापक परीक्षण के अधीन है, क्योंकि यह एक नई सामग्री का "आविष्कार" करना है जो पूरी तरह से पृथ्वी पर परीक्षण नहीं किया जा सकता है।

— एंड्रयू
स्रोत

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रसायन विज्ञान में, आप कुछ धातुओं / गैर-धातुओं के गुणों के बारे में सोचते हैं। उनके पास कुछ सीमाएँ हैं, जैसे कि गलनांक / हिमांक बिंदु।

इलेक्ट्रॉनिक्स में तापमान मायने रखता है। जब आप अपने कंप्यूटर को ओवरक्लॉक करते हैं, तो आपको अपनी चिप को ठंडा करने के लिए तरल नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है। किसी अन्य डिवाइस के लिए भी यही सही है।

अंतरिक्ष में जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक्स को न केवल इस समस्या का सामना करना पड़ता है, बल्कि उन्हें विकिरणों से भी सावधान रहना चाहिए जो डेटा को दूषित कर सकते हैं। इस प्रकार, आमतौर पर रोवर्स बैकअप के लिए अतिरिक्त चिप्स / बैटरी ले जाते हैं। उनके द्वारा एकत्र किए गए डेटा का बहुत महत्व है।

— हुकुम का इक्का
स्रोत