对于遨游太空的航天器来说,太阳、行星辐射以及宇宙冷黑背景的交替加热和冷却,会引起航天器高低温的剧烈变化,航天器的一生都要面对“冰”与“火”的考验。
为了保证航天器正常安全工作,需要科学地控制航天器的温度,使其“不发烧、不感冒”。航天器热控技术就是实现这个目标的关键,它通过合理组织航天器内部和外部的热交换过程,使航天器各部位的温度始终处于任务所要求的范围内,为航天器的一切设备正常工作提供良好的温度环境。
截至目前,航天器热控科研人员研制出了包括热控涂层、热管、导热填料、电加热器、流体回路、百叶窗等多种被动、主动热控的设备,成功地解决了各种航天器在太空长期工作的温度控制问题。
然而,仅有外部的热控设计还不够,辛勤工作的航天器还需要对体内温度进行精确调节。和人体的体温调节系统相类似,热控科研人员可以采用流体回路在航天器体内建立起循环系统。
回路的管路就像人的血管,驱动泵就像人的心脏,而管路中的工质就像人体内的血液。当航天器的运动量增大,设备温度有偏高的趋势时,流体回路循环加快,遍布体内的流体管路将仪器设备发出的热量搜集起来运输到航天器的散热表面,并排散到太空中,当航天器的设备温度有偏低的趋势时,热控系统又会调整体内管路工质的流动状况,减慢循环、减少散热,从而维持自身的温度。
在热控科研人员的手册里,喷涂涂层、包覆多层隔热材料这类不需要电能输入的措施属于航天器被动热控,而热控流体回路这类需要提供电能的设计则属于航天器主动热控。
被动热控和主动热控还有其他很多措施,而航天器热控设计也远远不止这两种方法这么简单,航天器“热”管理的艺术就在于要将各种被动的、主动的热控措施合理设计和有效利用,在恶劣的太空环境中保证航天器的舒适,呵护航天器平安地遨游苍穹。
(本文来源:中国载人航天)
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