Hur kallt är det i rymden – och varför fryser inte astronauter direkt?

Rymden brukar beskrivas som iskall. Det är delvis rätt, men verkligheten är mer komplicerad än att det skulle finnas kall luft med en temperatur på nästan −273 grader Celsius.

Den kosmiska bakgrundsstrålningen, som finns i hela universum, har en temperatur på ungefär 2,725 kelvin. Det motsvarar cirka −270,4 grader Celsius. Det är därför detta värde ofta anges som rymdens temperatur.

Men rymden är samtidigt ett nästan fullständigt vakuum. Där finns så få partiklar att temperatur inte fungerar på samma sätt som i jordens atmosfär. Ett föremål kan därför bli mycket varmt i direkt solljus och extremt kallt i skugga.

Hur kallt är det egentligen i rymden?

Det korta svaret är att rymdens bakgrundstemperatur är ungefär −270,4 grader Celsius. Det är bara 2,725 grader över den absoluta nollpunkten.

Den absoluta nollpunkten är den teoretiskt lägsta möjliga temperaturen:

Den kosmiska bakgrundsstrålningen är svag mikrovågsstrålning som finns kvar efter Big Bang. NASA:s mätningar visar att strålningen motsvarar en temperatur på cirka 2,725 kelvin.

Det betyder däremot inte att alla föremål i rymden automatiskt får denna temperatur. Hur varmt eller kallt ett föremål blir beror bland annat på solljus, strålning, material, färg och hur effektivt föremålet kan göra sig av med värme.

Kan ett vakuum verkligen ha en temperatur?

Temperatur beskriver normalt den genomsnittliga rörelseenergin hos atomer och molekyler. I varm luft rör sig molekylerna snabbare, medan de rör sig långsammare i kall luft.

Problemet är att rymden nästan helt saknar luft.

Det finns fortfarande enstaka atomer, laddade partiklar och elektromagnetisk strålning, men tätheten är mycket lägre än på jorden. Därför går det inte alltid att tala om rymdens temperatur på samma sätt som vi talar om temperaturen utomhus.

Enstaka partiklar i rymden kan ha mycket hög energi och därmed en hög beräknad temperatur. De är emellertid så få att de inte överför särskilt mycket värme till en människa eller rymdfarkost. Temperatur och faktisk värmeöverföring är alltså inte samma sak.

Varför fryser inte en astronaut direkt?

En oskyddad astronaut skulle inte omedelbart förvandlas till is. Anledningen är att värme förflyttas annorlunda i vakuum.

På jorden kan värme överföras på tre huvudsakliga sätt:

• Ledning: Värme överförs genom direkt kontakt mellan material.
• Konvektion: Luft eller vätska transporterar bort värmen.
• Strålning: Värme avges som elektromagnetisk strålning.

I rymdens vakuum finns ingen luft som snabbt kan föra bort kroppsvärmen genom konvektion. Astronautens kropp kan fortfarande avge värme genom strålning, men det sker betydligt långsammare än många föreställer sig.

En oskyddad människa skulle därför drabbas av syrebrist och tryckförlust långt innan kroppen hann frysa.

NASA beskriver att en människa sannolikt skulle förlora medvetandet när blodets tillgängliga syre tar slut. Äldre tryckkammarförsök och medicinska uppskattningar pekar på att användbart medvetande kan försvinna efter omkring 10–15 sekunder.

Vad händer med kroppen utan rymddräkt?

Det största omedelbara hotet är inte kylan, utan vakuumet.

När trycket faller kraftigt kan luften i lungorna expandera. Att hålla andan skulle därför kunna skada lungorna. Syret i blodet förbrukas snabbt, vilket leder till medvetslöshet.

Fukt på tungan, i munnen och runt ögonen kan börja koka vid kroppstemperatur eftersom vätskors kokpunkt sjunker när lufttrycket minskar. Det betyder däremot inte att blodet omedelbart börjar koka. Blodet befinner sig inne i kroppens trycksatta vävnader och blodkärl.

Kroppen skulle också svälla när gaser och vätska expanderar, men huden är tillräckligt stark för att hålla kroppen samman. En människa exploderar alltså inte i vakuum, vilket annars är ett vanligt inslag i science fiction.

De akuta riskerna kommer ungefär i denna ordning:

1. Trycket försvinner.
2. Syrebrist uppstår.
3. Medvetandet förloras.
4. Vävnader skadas av tryckförändringen.
5. Kroppens temperatur förändras gradvis.

Kyla är således ett verkligt problem, men inte den första dödsorsaken vid plötslig exponering för rymdens vakuum.

Hur kan rymden vara varm och kall samtidigt?

Ett föremål i direkt solljus tar emot mycket energi från solen. Eftersom det inte finns någon atmosfär som filtrerar och fördelar värmen kan solbelysta ytor bli mycket varma.

I skuggan tas betydligt mindre strålningsenergi emot. Föremålet fortsätter samtidigt att avge sin egen värme och blir gradvis kallare.

Europeiska rymdorganisationen ESA anger att yttemperaturer under en rymdpromenad kan variera från omkring +120 grader i direkt solljus till cirka −160 grader i skugga. Skillnaden kan alltså närma sig 300 grader.

Det är viktigt att förstå att dessa siffror främst beskriver temperaturen hos ytor som utsätts för olika mycket strålning. Det finns ingen omgivande rymdluft som håller en jämn temperatur.

Så skyddar rymddräkten astronauten

En modern rymddräkt är i praktiken en liten personlig rymdfarkost. Den ska inte bara hålla astronauten varm, utan även skydda mot vakuum, solljus, strålning och små partiklar.

Rymddräkten har flera viktiga uppgifter:

• Bibehålla ett säkert tryck
• Tillföra syre
• Avlägsna koldioxid
• Reglera temperatur och luftfuktighet
• Skydda mot kraftiga temperaturskillnader
• Ge ett visst skydd mot mikrometeoriter
• Möjliggöra kommunikation

Under dräkten bär astronauten ett temperaturreglerande plagg med tunna slangar. Vatten cirkulerar genom slangarna och transporterar bort överskottsvärme från kroppen.

Det kan låta märkligt att astronauter behöver kylas i en miljö som ofta beskrivs som extremt kall. Men astronauten producerar kroppsvärme samtidigt som dräktens isolering gör det svårt för värmen att försvinna. Fysiskt arbete under en rymdpromenad kan därför göra överhettning till ett större problem än nedkylning.

Blir en rymdfarkost också kall?

Rymdfarkoster måste hela tiden balansera inkommande och utgående energi. Elektronik, datorer, batterier och människor producerar värme, medan farkostens utsida både tar emot solstrålning och avger värmestrålning.

Därför används bland annat:

• Reflekterande ytskikt
• Isolerande material
• Radiatorer som avger överskottsvärme
• Elektriska värmare
• Aktiv kylning
• Kontrollerad orientering mot solen

Utan temperaturreglering skulle vissa delar kunna överhettas samtidigt som andra blev för kalla för att fungera. Batterier, bränsleledningar, vetenskapliga instrument och elektronik har alla begränsade temperaturområden.

Finns det platser som är kallare än rymdens bakgrund?

Ja. Astronomer har observerat naturliga miljöer som är kallare än den kosmiska bakgrundsstrålningens genomsnittliga temperatur.

Ett känt exempel är Bumerangnebulosan, där snabbt expanderande gas har kylts till omkring en kelvin. Det motsvarar ungefär −272 grader Celsius.

I laboratorier på jorden har forskare dessutom skapat temperaturer ännu närmare den absoluta nollpunkten. Där kan atomer kylas till miljarddelar av en kelvin över −273,15 grader. Det innebär att några av de kallaste kända platserna i universum tillfälligt har skapats här på jorden.

Vanliga frågor om temperaturen i rymden

Hur många minusgrader är det i rymden?

Den kosmiska bakgrundsstrålningen motsvarar cirka −270,4 grader Celsius. Ett verkligt föremål i rymden kan dock vara betydligt varmare beroende på solljus och andra energikällor.

Fryser man ihjäl direkt i rymden?

Nej. I vakuum finns ingen luft som snabbt transporterar bort kroppsvärmen. En oskyddad människa skulle drabbas av tryckförlust och syrebrist innan kroppen hann frysa.

Är det kallare i rymden än på Antarktis?

Ja, om man jämför Antarktis med rymdens kosmiska bakgrundstemperatur. Men temperaturjämförelsen är förenklad eftersom rymden saknar den täta atmosfär som finns på jorden.

Hur varmt är det i solen i rymden?

Det finns ingen enda temperatur. Nära jorden kan solbelysta ytor nå omkring +120 grader Celsius, medan en yta i skugga kan bli omkring −160 grader.

Varför är solen varm när rymden är kall?

Solen överför energi genom elektromagnetisk strålning. Strålningen kan färdas genom vakuum och värma föremål som absorberar den, trots att själva rymden nästan saknar materia.

Rymden är alltså inte en jämnt iskall miljö. Den är ett vakuum där föremål tar emot och avger energi genom strålning. Det är därför en astronaut kan riskera både överhettning och nedkylning – och varför en fungerande rymddräkt måste kunna hantera båda ytterligheterna.

Källor: NASA – den kosmiska bakgrundsstrålningens temperatur, NASA – värme och temperatur i rymden, NASA – vad som händer med människan i vakuum, ESA – temperaturer under rymdpromenader