Vores læser Thorvald Johannes Pedersen spørger:

Jeg har tænkt lidt på - når nu vi snakker om isolering af huse, og at noget af det bedste man kan få p.t. er Kingspan Kooltherm K108 med en lambda-værdi på 0,018 W/m2K: Hvor godt isolerer astronauters rumdragter?

Hvor koldt er det f.eks. på månen eller ved rumstationen? Og hvor varmt tilstræber man, at der er ved indersiden af rumdragten?

Hvad er lambda-værdien for det materiale, der bruges i rumdragterne? Og U-værdien for den samlede ’konstruktion’?

John Leif Jørgensen, professor på Institut for Rumforskning og Rumteknologi på DTU Space, svarer:

Isolering, som vi bruger det ved jordens overflade, skal overholde en del krav til sikkerhed og kemi og samtidig opfylde krav om brugervenlighed, holdbarhed og pris. Derfor er mange af de isoleringsmaterialer, vi kan/og må bruge, ikke optimale.

F.eks. er varmeledningsevnen for Rockwool og lignende produkter omkring 0,04 W/m*K, og for opskummet polystyren omkring 0,03W/m*K. Polyurethan-skum kan fås ned til 0,02 W/m*K.

Men da Rockwool også er brandhæmmende, bruges det til isolering, hvor brand potentielt kan blive et problem. Opskummet fenol, som det d beskriver i dit spørgsmål, er også en excellent isolator.

For ovennævnte isoleringsmaterialer gælder, at de basalt set bruger gasser som det isolerende medium, og at gassen er fanget/forhindret i konvektion af det opskummede materiale. Man kunne faktisk lave langt bedre løsninger, hvis håndtering og pris ikke er vigtigt.

10 gange bedre end Rockwool

Til rumfarten har man udviklet et materiale, som kaldes ’Aerogel’, som er baseret på skummet silica. Dette materiale kan fabrikeres i plader med en varmeledning på 0,004W/m*K, altså 10 gange bedre isolering end Rockwool og 4 gange bedre end opskummet fenol. Aerogel isolerer faktisk bedre end vakuum.

Men, varmeledning er kun én måde at udveksle varme på. En anden er via varmestråling, fordi et materiale vil afgive varme til omgivelserne proportionalt med dets absolutte temperatur i fjerde potens (Q= asA*T^4, hvor Q er udstrålet effekt i W, a er materialets albedo i varmestrålingsområdet, s er Stefan-Boltzmanns konstant, A er materialets areal og T materialets temperatur i kelvin).

Da temperaturforskelle i rummet er meget store, er det denne form for varmeafgivelse, der normalt dominerer. Albedo varierer for alle materialer, men er mindst (mindst varmeafgivelse) for polerede metaller.

Det er faktisk derfor, at det materiale, som du nævner, er beklædt med poleret alufolie på begge sider. Og at et overlevelsestæppe har en blank og en brun side. Den blanke side afgiver meget lidt varme, men reflekterer varme glimrende, mens den brune side lettere optager varme.

Overlevelsestæpper giver isolering

Nu til astronauten. En astronaut på rumvandring er klædt i en dragt, der skal sikre: At trykket ved astronautens hud er tæt på 1 bar, at temperaturen holdes tæt på 22C, at fugt og gasser fjernes løbende, samt at dragten er fleksibel.

Dette kræver en dragt, der er ret tyk og består af mange lag. Så da astronauten også udfører et stykke arbejde, er problemet faktisk at slippe af med varmen. Derfor er astronauters dragter yderst lavet af ’Beta-Cloth’ (Teflon-coatede Silica-fibre), der er excellent til at reflektere sollys og til at dumpe varme. Samtidig er det stærkt og fleksibelt.

Til isolering i rummet bruger vi, da der jo ingen luft er, et trick for at opnå endnu bedre isolering: Vi stakker mange lag af overlevelsestæpper, da hvert lag vil reducere varmeudstrålingen.

For at undgå at de enkelte lag rører ved hinanden, og derved overfører varmen ved ledning igennem de mange lag, bruger vi et tyndt lag fibervæv à la brudeslør. Denne sandwich-konstruktion kaldes Multi-Layer-Insulation, MLI, og man kan herigennem opnå endnu mindre effektiv varmeledningsevne.

Det er ca. 70C på dagsiden af månen og ca. -150 på nattesiden. Alle astronauter var på månen kortere end en måne dag (Som Pjerrot erfarer i sangen, er ca. 14 jord-dage) og befandt sig på dagsiden. Dragterne er designet til at holde en behagelig temperatur på lidt mere end 20C.

Er en astronaut på rumvandring på ISS, er hun udsat for sollyset på 5000K på solsiden, -270K på skyggesiden og ca. 23C på den side, der vender mod ISS. Hun vil opleve en middelværdi, som er ca. 0C, hvis der ingen andre varmekilder var. Men der arbejdes jo så igen ved behagelige 20C, når alt går godt.