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科普 | 天气转凉,航天器也要穿“羽绒服”?

来源:小编   发布时间:2023-12-04 16:33:12 浏览量:
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最近,长沙天气转凉,气温直降10℃,大家都在添衣保暖,那你知道航天器怎么保暖吗?原来精密复杂的航天器同样怕“冻”快来看看航天器们的“冬季穿搭”

航天器也有“羽绒服”

看过火箭发射的人一定都有过疑惑,为什么火箭有时候会掉“渣渣”下来?其实,这些“渣渣”是火箭发射前覆盖在整流罩上的保温层。整流罩中的卫星或飞船,还有推进剂等设备及零部件都很特殊,需要维持的温度既不能太热,更不能太冷。

科普 | 天气转凉,航天器也要穿“羽绒服”?(图1)

而进入冬季之后,我国多个发射场昼夜温差极大,尤其是酒泉卫星发射中心,夜间气温低点时刻能触及零下20℃。

科普 | 天气转凉,航天器也要穿“羽绒服”?(图2)

所以科研人员为航天器专门设计了薄薄的一层“羽绒服”,中间填充的不是绒毛,而是低密度保温泡沫塑料,可以隔绝外界水汽,帮助航天器保温。由于这层“羽绒服”自重很轻,所以发射时就会化成“渣”掉落,同时给火箭减负。

上了太空也要保暖

由于没有大气层的保护,在太阳光线直射下,太空中的航天器表面温度最高可达150℃以上,而当航天器运行到背阳面时,温度最低可达-100℃以下。在这种“冰火两重天”的太空环境中,为保证航天器正常工作,就需要热控系统来实现温度的控制。

①打造“中央空调”

在天和核心舱和问天实验舱中,流体回路遍布在航天器的各个角落,类似于家里的“暖气管”,还能精确控制不同“房间”的温度,保持温度的均匀和稳定,可谓是量身打造的“中央空调”。

科普 | 天气转凉,航天器也要穿“羽绒服”?(图3)

通过特殊液体在管路内往复循环,将舱内设备以及航天员生活产生的热量收集起来,通过回路带到相应的设备和结构中,给过热的地方散热,给过冷的地方升温,实现散热和补热功能。

②抹上“防晒霜”

从神舟十二号起,神舟系列飞船都涂上了一身银闪闪的新型涂层,这是一款神奇的“太空防晒霜”——低吸收-低发射型热控涂层。

低吸收,是指涂层材料自身具有较低的太阳光吸收特性,可有效减弱太阳辐照导致的温度升高。

科普 | 天气转凉,航天器也要穿“羽绒服”?(图4)

低发射,则是指涂层具有较低的红外发射率,可有效阻隔飞船内部向外部深冷环境的辐射漏热,避免舱内温度不断降低。

热控涂层就像一层“防晒霜”,有效保障了飞船在长期的极端高低温环境下的运行,让舱内处于适宜的温度范围。

③穿好“隔热外衣”

除了在发射时会脱掉的“羽绒服”外,航天器还会穿一层带到太空上的“外衣”。航天器“外衣”面料的选择大有讲究,都是根据科学原理精心设计的,不同特点的面料适应了航天器的不同需要。

科普 | 天气转凉,航天器也要穿“羽绒服”?(图5)

天舟四号货物舱和推进舱的“外衣”,就分别被设计为灰色和白色两种不同的颜色。货物舱需要提供适宜航天员生活的温度,相对较高,因此就给它穿上灰色“外衣”,能够多吸收太阳光热量。而推进舱中主要是设备,需要更低的环境温度,因此给它穿上白色“外衣”,可以更多反射太阳光热量。

科普 | 天气转凉,航天器也要穿“羽绒服”?(图6)

此外,天舟四号“外衣”的内部采用多层隔热组件设计,由高反射率的膜和支撑膜的涤纶网组成,可以重复叠加形成多重结构,里面的热量经过反射膜层层反射,很难渗出表面,就能形成很高的热阻,防止热量散失。

落地地球也要赶快“加衣”

在返回地球进入大气层时,航天器的部分防热措施会逐渐被烧蚀掉,当航天器内搭载有重要设备或科研样品时,落地后还要尽快穿上一件用多层隔热材料制成的防寒服,以便更好保温。

科普 | 天气转凉,航天器也要穿“羽绒服”?(图7)

天气转凉,就连高大上的航天器都要防寒保暖,大家更要注意及时添加衣物,出门做好防护措施。


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