江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

飞船|穿上这件“隔热服”，来一场说上天就上天的旅行

＂
点击“国家空间科学中心”关注我们吧
＂
飞船在轨飞行的过程中 ， 受太空环境因素的影响 ， 其壳温会随着环境温度的改变在－200~200℃之间剧烈变化 。 在地球上 ， 人们可以随气温的变化及时增减衣物 ， 但面对太空400℃的温差 ， 飞船靠什么“秘密武器”来护体呢？
【飞船|穿上这件“隔热服”，来一场说上天就上天的旅行】飞船|穿上这件“隔热服”，来一场说上天就上天的旅行
本文图片

受日光照射的神舟飞船
“冰火两重天”无所畏惧
飞船的轨道舱和推进舱外壳均为导热性能良好的金属材料 ， 倘若直接裸露在外 ， 飞船内部温度会随着壳温的改变发生变化 ， 不论是装载的各种实验仪器和设备 ， 还是执行载人飞行任务的航天员 ， 显然不能承受这样巨大的温差 。
为了解决这一问题 ， 科研人员用多层隔热材料为飞船量身定制了一件“隔热服” ， 对飞船进行了隔热处理 。
飞船|穿上这件“隔热服”，来一场说上天就上天的旅行
本文图片

多层隔热材料
材料的导热性能可以用当量导热系数来表征 ， 比如 ， 建筑中常用的保温砖的当量导热系数一般为0.2～1.2W/（m·℃） 。 理论上 ， 当量导热系数越低 ， 材料的隔热效果越好 。 而多层隔热材料的当量导热系数能达到10-5W/（m·℃）的量级 ， 因此它又被称为超级隔热材料 。 有了这件“隔热服” ， 就能在很大程度上减少飞船与外部环境的热传递了 。
“太空金缕衣”名不虚传
多层隔热材料正如其名 ， 它是一种由多层反射屏和间隔层叠合在一起的组合材料 ， 令人不可思议的是 ， 这些组成材料中居然有金、银和丝绸 。 飞船“隔热服”的材料之名贵 ， 毫不逊色于古代诗词中描写的金缕衣！
飞船|穿上这件“隔热服”，来一场说上天就上天的旅行
本文图片

多层隔热材料组成结构示意图
多层隔热材料反射屏一般采用双面镀铝、银或金的聚酰亚胺薄膜或涤纶薄膜 ， 其表面辐射率一般为0.02～0.04（表面辐射率是指物体表面辐射热量能力的系数 ， 其值在0和1之间 ， 其值越小 ， 表明该表面辐射热量的能力越低） 。 间隔材料多用质地疏松的纤维纸或织物（丝绸、尼龙纱、涤纶纱等）制成 。
此外 ， 多层隔热材料的层数可以根据需要进行选择 ， 各层之间为真空 ， 其隔热效果与隔热屏的层数及表面辐射率有关 ， 隔热屏层数越多 ， 表面辐射率越低 ， 其隔热效果越好 。
“高定暖水瓶”保驾护航
尽管“隔热服”的组成材料相当高大上 ， 但它的隔热原理却相当接地气 ， 很像生活中常用的暖水瓶 。 多层隔热材料和暖水瓶都利用了真空隔热保温的原理 。 以暖水瓶为例 ， 暖瓶为两层结构 ， 反射屏为镀银的玻璃 ， 中间抽成了真空 。 而如果暖水瓶不能保温 ， 其原因大都是因为瓶底封闭的抽气孔破了 ， 玻璃夹层中进入了空气 。
同样的 ， 对多层隔热材料来说 ， 真空也是它具有隔热效果的必要条件之一 。 不一样的是 ， 暖水瓶的抽气孔易碎 ， 因而要注意保存 。 多层隔热材料却没有这么脆弱 ， 科研人员还在多层隔热材料上打上很多小孔 ， 这又是为什么呢？
原来 ， 太空为真空环境 ， 飞船在轨运行中由于受到压强的作用 ， 多层隔热材料内部的空气就会自动扩散到太空中 ， 其内部自然也就形成真空了 ， 这样是比较经济、安全的选择 。
“金牌搭档”助力飞天梦
给飞船穿上“隔热服”后 ， 飞船内部温度能得到控制 ， 但“隔热服”在杜绝飞船外部温度影响的同时 ， 也使得飞船内部多余的热量无法通过舱壁散发出去 ， 存在很大的安全隐患 。 为此 ， 科研人员为飞船配备了“专用空调” ， 即主动流体回路系统 。 飞船的流体回路由外循环回路和内循环回路两部分组成 ， 通过内外循环回路的连续工作 ， 能使舱内外吸收和散热达到平衡 ， 满足航天员、仪器设备与结构部件对温度的要求 。
有了“隔热服”和“空调”的协同工作 ， 飞船的保温与散热问题就迎刃而解了 ， 飞船便可以放心踏上星辰大海的征途了～
来源：中国载人航天


    推荐阅读


    上一篇：美国民主党|综述：美国民主党2020年党纲扫描

    下一篇：红塔历史|诗不可乱写，第一美男潘安写了首友谊诗，却是乌鸦嘴，其结局很惨