Космический холод

В классической космоопере всё в вакууме мгновенно замерзает — будто жидким азотом полили, хотя на самом деле теплопроводность у вакуума напрочь отсутствует. Вакуум — это, напомним, то самое пространство, которое находится между стенками у термоса и благодаря которому он обладает такими полезными теплоизолирующими свойствами. Иными словами, вакуум — идеальный теплоизолятор, и тело, находящееся в вакууме, может получать и терять тепло только посредством излучения.

Поэтому астрономы не говорят о температуре в космосе — они говорят о температуре абсолютно черного тела (blackbody temperature) на определенном отдалении от звезды. Это такая температура, при котором поглощение солнечных (звёздных) лучей и собственное тепловое излучение тела уравновешивают друг друга и тело принимает некую постоянную температуру. Как понятно по названию, тело берется т. н. абсолютно черное — то есть, поглощающее все падающие на него лучи. Температура реального тела на той же орбите всегда будет ниже, тем ниже, чем выше его альбедо (отражательная способность). Если только тело не оборудовано какой-то шубой, пропускающей солнечное излучение внутрь и не выпускающей тепловое излучение наружу (например, атмосферой с парниковыми газами; в этом случае она будет выше ТАЧТ).

ТАЧТ на орбите Земли — 255 кельвин, то есть именно такую температуру (-18 градусов) примет небольшое, инертное, мертвое тело, вращающееся вокруг Земли. Да, это довольно холодно — но тело уж больно «сферическое в вакууме». Если тело большое, его температура будет неравномерной: солнечная сторона накалится, а темная охладится. Если тело очень большое, то на экваторе температура его поверхности будет сильно выше ТАЧТ, а на полюсах ниже. Если в теле находится всякая машинерия, двигатели и люди, то все это нагревает его изнутри, а отвести тепло иным способом, кроме радиаторов, нельзя: на космическом корабле может быть обалдеть как жарко, если он неграмотно устроен. Близко к звезде ТАЧТ может быть весьма высокой, и любые предметы зажариваются на солнышке до хрустящей корочки.

А вот на тёмных окраинах системы действительно холодно, в некотором смысле. В астрономии выделяется понятие «линия снега», или «линия льда» — это сфера вокруг звезды, ТАЧТ на которой составляет примерно 140 кельвинов (-133 градуса). За этой воображаемой сферой температура любого инертного, мертвого тела не может подняться выше точки возгонки льда в вакууме, поэтому лёд за ней никогда не испаряется и ведет себя, как горная порода. На ней и за ней каменные планеты и луны сменяются газовыми и ледяными. В Солнечной системе линия снега расположена между поясом астероидов и орбитой Юпитера. Тела за линией снега, однако, могут быть теплыми или горячими, если их подогревает нечто иное, кроме солнечного излучения: например, гравитационная деформация, остаточный жар от формирования, распад радиоактивных элементов в ядре. Например, в той же Солнечной системе спутники Юпитера Ио и Европа и спутник Сатурна Энцелад подогреваются приливной деформацией, и на них (а точнее, под их поверхностью) тепло или горячо.

Тем не менее, предрассудок о «космическом холоде» весьма живуч.

Изменения температуры с ростом высоты (атмосфера Земли)

Не путать

Многие путают космический холод с холодом атмосферы и считают, что чем выше, тем холоднее, однако в стратосфере с ростом высоты температура растёт! (А растёт она с −56.5 °C до 0,8 °C.) А вот в мезосфере она вновь с высотой падает (до −80 °C), а в термосфере снова растёт. Самое смешное то, что космонавты летают в именно в термосфере, чья температура во время солнечных вспышек может достигать 2000K, то есть космонавты тогда летают в «пекле», а вовсе не в «космическом холоде», и тем не менее благодаря вакууму они там не зажариваются.

Существование космического холода можно эффектно продемонстрировать, хотя на деле это демонстрация несколько иного явления. Если в открытом космосе выпустить на свободу некоторое количество воды, то она мгновенно вскипит и так же мгновенно брызги превратятся в лёд, причём большая часть воды сразу именно замёрзнет, а не испарится. Да, будет ярко, но это лишь показывает поведение жидкости при нулевом давлении — вода бурно испаряется, и из-за наличия большой теплоты испарения сама себя охлаждает. Вот далее, если звезда близко, то весь лёд испарится, причём минуя жидкое состояние, или же так и останется льдом, если звезда далеко.

Первая собака-космонавт — Лайка (она же Кудрявка) полетевшая на Спутник-2, имела 20-дневный запас воды и еды. Но из-за того, что третья ступень носителя не отошла от спутника, как планировалось, система сброса тепла не работала, и собака погибла в первые же сутки от перегрева :(

У станции Салют-7 уже имелась современная эффективная система охлаждения, способная действовать в пассивном режиме и при отсутствии электрического питания, что привело к тому, что когда вырубилось электричество, то температура на станции упала ниже нуля.

Где встречается

• «Сага о Форкосиганах» — в конце «Осколков чести» есть мини-новелла, герои которой прибирают трупы после космического сражения. Героиня говорит, что манипуляторами нужно работать осторожно — заледеневшие тела хрупкие и могут разбиться. На самом деле такого эффекта можно достичь только при заморозке жидким азотом, а замерзшее в космосе тело будет либо мумифицировано (жидкость испарится со страшной скоростью), либо будет походить… ну, на то, что у вас лежит в морозильном отделении.
• Firefly — в эпизоде «Авария» Ривер говорит, что после остановки двигателя они замерзнут раньше, чем погибнут от нехватки кислорода. Да с чего бы? Корабль остался герметичным, тепло он больше не теряет, вакуум прекрасный термоизолятор, а находящиеся внутри люди выделяют тепло довольно активно — зато кислорода при пожаре выгорело много, и много ушло в космос при тушении, а человеку, не совершающему напряженных физических усилий требуется для спокойной жизни 25 кубометров воздуха в час. Семь человек в маленьком кораблике надышат предельно допустимую концентрацию углекслоты за считанные часы.
• «Меч Времени» Сергея Сухинова — люди в скафандрах в космосе не мёрзнут, а вот киборг или биоробот может погибнуть от холода в космосе.
• «Звезда жизни» Эдмонда Гамильтона — преступление отягощается тем, что здесь это сюжетообразующая ошибка, без «космического холода» герой не впал бы в анабиоз, необходимый для продвижения действия. Свалить всё на вмешательство какой-нибудь сверхцивилизации, вроде Ллорнов из «Хранителей звёзд», благо что упомянутый абзацем выше Сухинов связал чуть ли не все произведения Гамильтона в единую кроссовер-вселенную? Но и сам Сухинов тоже замечен в той же ошибке.
• Star Wars, цикл «Новый орден джедаев» — в описаниях конфликтов с Йуужань-вонгами, использующими живые корабли, постоянно встречаются обморожения «нервов» и прочих органов кораблей из-за пробоин. А еще как перевезти труп особо опасной зверюги, у которой кровь на воздухе превращается в отравляющий газ и которая начинает стремительно разлагаться после смерти? В шлюзе с открытым внешним люком, чтобы она превратилась в аккуратно замороженную тушку.
• «Завтра война»: над секретным лунным полигоном ГГ получает пробоину в кабине от предупредительного выстрела, после чего у него начинают коченеть руки и ноги (при том, что на нем тяжелый летный скафандр, правда, от того же попадания сдохла система обогрева, и «космический холод» начал брать свое).
• Sunshine — перед опасным прыжком через открытый космос герои обматываются теплоизоляцией, чтобы не обморозиться. Пффф, ребята, вам бы лучше обернуться пластиком, чтобы жидкость не испарилась с поверхности кожи, да поплотнее привязаться к единственному из вас троих, кто имеет скафандр и способен управлять полетом.
• Стражи Галактики — во второй части в кадре видно, как выброшенные в открытый космос персонажи покрываются ледяной коркой.
• Цикл «Star Carrier» — почти все земные корабли выглядят в форме гриба. Передняя «шапка» представляет собой огромный резервуар воды, используемой как рабочее вещество и как защита от радиации при релятивистском движении. Пробивается легко, и в первых книгах автор постоянно упоминает как вода тут же превращается в лёд. Позже, видимо немного подучив матчасть, он начинает писать, что вода закипает и замерзает одновременно.
• «Салют-7» — здесь то, что, по мнению создателей фильма, когда орбитальная станция оказывается в тени Земли, она подвергается действию космического холода, подчёркивается несколько раз и оказывается важно для сюжета. В реальной жизни станция действительно замёрзла, потому что пассивная система охлаждения продолжала отводить тепло и будучи обесточенной.
• Александр Беляев, «Звезда КЭЦ» — протагонист неоднократно волнуется не о том, что скафандр, будучи повреждённым, спровоцирует взрывную декомпрессию или как минимум быструю смерть от удушья. Главная опасность — проникновение в скафандр кошмарного космического холода.
• Олег Дивов, «Лучший экипаж Солнечной» — в конце главгерой охлаждает перегретый реактор забортным вакуумом. Учитывая, что автор вполне грамотный технически человек, это, возможно, дань традициям космооперы.
• «Миссия на Марс» — героически снявший шлем Терри Фишер покрывается льдом почти за секунды. Да и шлем, с учетом разницы давлений, не снялся бы, а катапультировался.
• «Любовь, смерть и роботы» — новелла «Рука помощи». Оказавшаяся в открытом космосе без защиты скафандра рука астронавтки промерзает буквально до ледяной корочки и она без особых усилий буквально отламывает её.
  • не сказать, чтобы без усилий, пришлось упираться коленом. И видно, что рука не промерзла целиком, немного гнется и только верхние покровы хрупкие. Но да, это замечание верное. Ведь если бы рука совсем промерзла до хрупкости, одно дело. Поскольку авторы немного понимают физику, здесь рука сохранила немного гибкость и упругость. Но тогда она не хрупкая и не отломается. И даже оторвать сам владелец руки ее не сможет, максимум получится вывихнуть сустав или сломать кость. Вот попробуйте разломать одной рукой (пусть даже с упором) напополам подмороженную телячью ногу.
• Джон Уиндем, «Тупая марсианка» — ГГ убивают, выведя из строя систему подогрева его скафандра.

Где не встречается

• «Императоры иллюзий» С. В. Лукьяненко. Главный герой, одетый не в скафандр, а в боевой, хоть и герметичный экзоскелет, страдает в открытом космосе от перегрева: экзоскелет не оборудован радиаторами, и тепло от тела человека и работающих механизмов просто некуда сбрасывать.
• «Билл, герой Галактики» Гарри Гаррисона. Перед боем космолинкоры отгораживаются щитом от окружающей среды и начинают перегреваться по причине невозможности сброса тепла. Причём, тепло с офицерских отсеков сбрасывается в солдатские.
• «Имею скафандр — готов путешествовать» Роберта Хайнлайна содержит разъяснение данного заблуждения с тем же самым термосом в качестве иллюстрации.
  • Однако в «Гражданине Галактики» упоминается «ледяной холод космоса»…
• «Avatar» — обратите внимание, что межзвездный корабль снабжен огромными, раскаленными докрасна радиаторами.
• В Лейдживерсе (по крайней мере, в цикле про Харлока), несмотря на в целом весьма относительную физику, в космосе не холодно. В частности, в Cosmowarrior Zero это создало главным героям кучу проблем и чуть не стоило жизни, потому как знают там об этом не все. Разрешение ситуации, когда перегревшуюся пушку остудили, по сути, смочив собственной кровью (да, там была не кровь, а вода из корпуса киборга, но и символизм, и эффективность те же), спишем на героическую силу воли в режиме «педаль в центр галактики».
• «Children of a Dead Earth» — при конструировании корабля требуется разместить не только реакторы, но и соответствующей площади радиаторы. Правда расчет площади и эффективности вызывает некоторые вопросы.
• Айзек Азимов, «Сами боги» — в третьей части действие происходит на Луне, и «замёрзнешь или нет» зависит от площади контакта скафандра с лунной поверхностью.