Kann man in einem Vakuum elektronische Geräte betreiben?

Kann man in deinem luftleeren Raum, also Vakuum, elektronische Geräte (u.a. Server, Switches,...) betreiben?

Answer 1

[sebastianla]

Normale Geräte, die du im Fachmarkt kaufen kannst, bekommen da diverse Probleme. Die Elektronik etwa in Raumstationen oder Satelliten muss an mehreren Stellen auf den Betrieb im Vakuum ausgelegt sein:

• Wärmeableitung ist das Hauptproblem, das mehrere hier schon genannt haben. Hier braucht es nicht nur insgesamt mehr wärmeabgebende Oberfläche, da nur Strahlung und keine Leitung oder Konvention zum Tragen kommt, sondern es gibt auch paradoxe Effekte: eine nackte Metalloberfläche ohne jeden Lack gibt zwar unter Normalbedingungen gut Wärme ab, da eine Lackschicht isolieren würde; im Vakuum verbessert aber ein schwarzer Lack die Abgabe von Wärmestrahlung (was gut absorbiert, strahlt umgekehrt auch gut)
• Im Weltall, außerhalb der Erdatmosphäre, fehlt deren Schutz vor kosmischer Strahlung. Die kann die Inhalte von Speicherzellen spontan "umkippen"
• Vor allem bei höheren Spannungen, aber auch bei starker Miniaturisierung, tritt das Problem auf, dass ein Vakuum elektrisch schlechter isoliert als Luft. Elektronen treten ganz gerne mal aus einer Metalloberfläche aus, wenn dort kein Isolator ist, der sie daran hindert. Bei einer Elektronenröhre oder einem Röhrenbildschirm macht man sich das zunutze. Bei einer Elektronik, die im Vakuum funktionieren muss, kann das zu Kurzschlüssen führen, wenn man nicht die Abstände entsprechend vergrößert.

Comments

[RareDevil]

Vor allem bei höheren Spannungen, aber auch bei starker Miniaturisierung, tritt das Problem auf, dass ein Vakuum elektrisch schlechter isoliert als Luft. 

Nöö, sonst würde man keine Vakuum-Leistungsschalter in Mittelspannungs-Schaltanlagen einsetzen, LINK. Vakuum wird also sogar als Isolator eingesetzt.

Answer 2

[MacMadB]

Nein, denn:

• In Standardgeräten wird die Luft auch als Kühlmittel verwendet. Sie wird durch Lüfter durch das Gehäuse geleitet. Diese Kühlung muss dann anders sichergestellt werden, ansonsten überhitzten die Geräte.
• Standardgeräte verwenden Bauteile, die einen normalen Innendruck haben. Das Verhalten dieser Bauteile kann sich ändern, wenn sie ausgasen. Beispielsweise könnte ein iPhone Zeit und Richtung verlieren und sich nicht mehr einschalten lassen.

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung

Answer 3

[WetWilly]

Neben den bereits erwähnten Problemen mit der Wäremabfuhr treten noch weitere Probleme auf:

• Zink und Cadmium sublimieren im Vakuum leicht
• Bestimmte Komponenten verlieren Weichmacher und Wasser und verändern so Ihre Abmessungen und Eigenschaften (zB Isolierungen von Kabeln und Leitern)
• Elektrolytkondensatoren können aufblähen oder einen Teil des Elektrolyts verlieren
• Vergussmassen können aufbrechen, wenn zB Luftblasen eingeschlossen sind

Answer 4

[MartinusDerNerd]

Hallo!

Natürlich funktioniert das grundsätzlich.

Sonst würde es doch auch keine Raumfahrt geben können.

Nur mit der Wärmeableitung wird es evtl. ein Problem geben.

Die Wärme kann lediglich über direkte Abstrahlung abgegeben werden.

Einen kühlenden Luftstrom gibt es dabei natürlich nicht.

Gruss,

Martin

Comments

[Ursusmaritimus]

So ist es absolut richtig! Nur die Leitfähigkeitsverschiebung in den Baugruppen muss noch einberechnet werden.

Answer 5

[derLordselbst]

Hier gibt es einen guten, leicht verständlichen Artikel zu den Umweltbedingungen im Weltraum:

https://www.bernd-leitenberger.de/umgebungsbedingungen.shtml

Problematisch ist insbesondere die Kühlung, da man Wärme nicht über Konvektion eines wärmeleitenden Mediums, sondern nur per Abstrahlung los wird.

Durchaus problematisch ist die kosmische Strahlung, die nicht durch eine Atmosphäre oder ein Magnetfeld gefiltert wird. Insbesondere Sonnenstürme können Satelliten grillen.