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最高150°C、最低-100°C,空間站里的航天員如何“避暑”?

2023-08-24 11:27 來(lái)源:中國(guó)的航天微信公眾號(hào) 次閱讀
 
最高150°C、最低-100°C,空間站里的航天員如何“避暑”?

昨日(8月23日)迎來(lái)“處暑”節(jié)氣

又到了一年一度的

開空調(diào)冷、不開空調(diào)燥熱的時(shí)候

太空也會(huì)有這種氣溫尷尬的時(shí)刻嗎?

航天員們都是怎么度過(guò)夏日的呢?

他們有什么避暑妙計(jì)?

“忽冷忽熱”,冰火兩重天

首先,我們要知道:雖然太空中的溫度的確非常低,甚至許多地方的溫度接近絕對(duì)零度(零下273.15°C),但有趣的是由于太空是真空環(huán)境,沒有空氣當(dāng)介質(zhì),身處其中的你并不會(huì)直觀感覺到環(huán)境的“冷”或者“熱”。

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而沒有介質(zhì)又會(huì)導(dǎo)致處在太空中的物體(包括人類自身)沒有熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)一說(shuō),想要散熱吸熱便只能通過(guò)熱輻射,不過(guò)熱輻射的效率卻又是最低的。

于是,即使太空中溫度很低,暴露其中的物體反而會(huì)感到自身的熱量有些難以擴(kuò)散。

此外,雖然像人類這樣的個(gè)頭小的物體熱輻射散發(fā)出的熱量少,但這并不代表太空里沒有“大塊頭”:

恒星

作為太空中最主要的熱源之一,恒星每時(shí)每刻都在通過(guò)熱輻射散發(fā)出大量的熱量,直接暴露在恒星熱輻射下的物體,正面溫度可能會(huì)升高到100°C以上。

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因此,雖然太空十分寒冷,但由于恒星熱輻射的存在,航天器及航天員們常常要面對(duì)冰火兩重天的極端環(huán)境。

打造“四季如春”的太空之家

遠(yuǎn)在太空里的航天器的日子也不好過(guò)。因?yàn)樘幱诘厍虺嗟郎?00km上空的人造衛(wèi)星,有65%~70%的時(shí)間都受到太陽(yáng)的強(qiáng)烈輻射。

而位于400km之上的中國(guó)空間站,在太陽(yáng)光直射下,表面溫度可達(dá)150℃,背陽(yáng)面卻低至-100℃以下。

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因此,為了維持科學(xué)儀器和航天員的工作生活環(huán)境,科學(xué)家們專門研發(fā)了熱控系統(tǒng)來(lái)保障航天器的正常運(yùn)行,打造一個(gè)“四季如春”的太空之家。

“穿衣”隔熱

在設(shè)計(jì)航天器時(shí),研制人員會(huì)特意為它們?cè)O(shè)計(jì)上一身特殊“衣物”。

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這種“衣物”往往是多層、多材料設(shè)計(jì),目的是通過(guò)使用高反射率的材料打造多重結(jié)構(gòu)以形成高熱阻,達(dá)到阻止熱量吸收和散失的效果。

涂抹“防曬 ”

為了保障恒溫,研制團(tuán)隊(duì)還為航天器們涂上了一層低吸收—低發(fā)射型的熱控涂層。

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簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),低吸收就是減弱因吸收太陽(yáng)熱輻射而導(dǎo)致的升溫效果,低發(fā)射就是減少因航天器內(nèi)部熱量外散而引發(fā)的降溫因素。

外面的進(jìn)不來(lái),里面的出不去,熱控涂層自然就可以有效地保持航天器內(nèi)外溫度的恒定。

開啟“空調(diào) ”

除了上述的被動(dòng)隔熱,主動(dòng)溫控也是必不可少的,而這時(shí)就要打開航天器的“空調(diào)”了。

例如在中國(guó)空間站,就是通過(guò)液體回路實(shí)現(xiàn)的控溫技術(shù)。雖然它沒有厚重的室外機(jī),不過(guò)通過(guò)轉(zhuǎn)移熱量制冷的原理卻是一脈相承。

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通過(guò)液體在航天器的各個(gè)角落里反復(fù)循環(huán),收集起多余的熱量,再加熱過(guò)冷的地方或者統(tǒng)一散熱,這樣就能保證每塊區(qū)域的溫度都可以保持在理想狀態(tài),甚至還能精確控制不同房間的溫度。


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