(原創(chuàng )手打,嚴禁抄襲)
肯定有鍵盤(pán)俠上來(lái)就要說(shuō),太空中溫度這么低還需要散熱?
請跟我溫習溫度的定義:表示物體冷熱程度的物理量,微觀(guān)上來(lái)講是物體分子熱運動(dòng)的劇烈程度。太空沒(méi)有物質(zhì)哪里來(lái)的溫度高低?
太空中由于沒(méi)有大氣層,被太陽(yáng)照射的物體升溫很快,而在“陰涼”處沒(méi)有被照射的物體則熱量散發(fā)很快。
好了我們開(kāi)始討論正題。衛星在太空怎么散熱?
首先衛星的熱量是從哪里來(lái)的,為什么需要把它散出去。一個(gè)是太陽(yáng)的熱輻射,另一個(gè)是衛星中有很多電器元件,都會(huì )產(chǎn)生熱量。熱量堆積無(wú)法散出去的話(huà),輕則影響元件效率,重則燒毀。
從衛星的發(fā)展歷史來(lái)看,人類(lèi)初訪(fǎng)太空的時(shí)候由于對溫度控制的疏忽,導致了早期衛星壽命很短。早期衛星設計溫控是各國的一個(gè)大難題。
例如法國和日本當時(shí)溫控技術(shù)不過(guò)關(guān),在衛星上天后工作不久就失靈了。法國當年的衛星是溫度太低凍壞了,日本是溫度太高熱壞了。
我國發(fā)射的第一個(gè)人造衛星,東方紅一號。其衛星溫度控制系統是由閔桂榮院士負責,他當年是真正的零基礎開(kāi)始,解決了其他國家遇到的溫控問(wèn)題。
我翻閱的紀錄片和資料中沒(méi)有透露具體是怎么解決的,我只能做一些猜測。可能是對在太陽(yáng)照射下的過(guò)高溫度和沒(méi)有太陽(yáng)照射下過(guò)低溫度做了平衡。例如在沒(méi)有太陽(yáng)的時(shí)候散發(fā)的熱量差不多等于被太陽(yáng)照射時(shí)候吸收的熱量。這樣繞一圈下來(lái)整體溫度差不超過(guò)元件所能承受的范圍就可以了。
如果你需要詳細的解釋?zhuān)敲茨阈枰槐尽逗教炱鳠峥刂啤贰h桂榮。
如果你只是想了解一下大概,那么請繼續往下看。
因為在繞到地球背后,也就是太陽(yáng)照不到的地方的時(shí)候,熱量會(huì )以輻射的方式很快散發(fā)出去。這就造成了太空中是低溫的印象。
散熱主要有四種方式:輻射、傳導、對流、蒸發(fā)。雖然說(shuō)太空中,主要的對外熱交流是通過(guò)輻射,可內部的溫度控制依然涉及到剩下的三種。
這也就提到了太空中主要的散熱方式:熱輻射。
太空中沒(méi)有介質(zhì),熱量只能以熱輻射的形式散發(fā)出去。所以當今的主流散熱都是以散熱板熱輻射的方式散發(fā)出去的。所以當今大型衛星或者空間站,對熱量控制要求高的話(huà),外部肯定有散熱片。
例如國際空間站如上圖。那些有藍色格子的是太陽(yáng)能電池板,大家都知道。可是那些沒(méi)有顏色沒(méi)有格子的白板子是什么呢?就是散熱片啦!
衛星內部的電器元件,可能通過(guò)水冷系統或者其他系統把熱量帶到外部的散熱片上,再由散熱片以熱輻射的形式散出去。達到溫度控制的效果。
溫度低了,散熱片可以折疊起來(lái)或者調整角度不去散發(fā)熱量。如下圖所示:
比如衛星內的某個(gè)處理器元件,它的溫度高了,可以跟地球上一樣在內部有空氣的情況下把熱量傳導給艙內空氣,艙內空氣集中由艙內類(lèi)似“空調”的設備把熱量集中到外部散熱板上。外部散熱板再把熱量輻射出去。當然,這個(gè)元件也可以使用液體冷卻,被加溫后的液體再流到散熱片里,依然通過(guò)散熱片輻射出去。總之,無(wú)論衛星內部的熱量如何流動(dòng),最后都是集中到外部的散熱片上來(lái)處理。
很多衛星沒(méi)有這種展開(kāi)的散熱片,但是散熱片不一定需要展開(kāi)啊。大家可以搜一下網(wǎng)上的衛星圖片,衛星表面會(huì )有類(lèi)似散熱用的“格子”,那都是散熱片。
有些衛星金光閃閃的,因為表面有一些為了反射熱輻射的材料,這樣也是為了控制溫度。都是溫控措施。
哪里回答的不足請大家指正。
衛星在太空中的熱量主要有兩種來(lái)源,一種是太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱量,這種主要熱量來(lái)源,另一種就是衛星本身零部件工作產(chǎn)生的熱量,兩種熱量相加在衛星內部堆積在一起,這樣衛星在天空中不將熱量散發(fā),衛星就不能正常工作,人類(lèi)為解決了衛星散熱問(wèn)題,科學(xué)家利用熱交換方式,將太陽(yáng)能和熱能轉換為電能,也可安裝了一種叫做“散熱片”的散熱裝置,這種裝置把收集到的熱量以熱輻射的方式發(fā)出去,從而給衛星降溫。
在太空中實(shí)際上,衛星周?chē)目臻g,溫度都是很低的,(如何避免太陽(yáng)輻射,把太陽(yáng)光一擋,立刻就冷下來(lái)了),利用太陽(yáng)能發(fā)電,然后供衛星長(cháng)期用是最好的辦法。在衛星內的電器部件溫度很高的時(shí)候,衛星就通過(guò)一些冷卻系統把熱量傳遞給散熱片,然后在由散熱片以輻射的形式發(fā)射到太空,以達到降溫的效果。
衛星哈,只說(shuō)衛星
熱的來(lái)源有三個(gè),從地面發(fā)射時(shí)帶著(zhù)的熱;太陽(yáng)輻射;內部設備工作的熱量。
一般來(lái)說(shuō),衛星電子系統的工作,最后都變成了熱量,電磁波,動(dòng)能(姿軌控)
那么如果沒(méi)有散熱,這些熱量就會(huì )累積,星體內溫度升高,直到單機燒毀……
正常來(lái)說(shuō),散熱是由衛星的人熱控系統來(lái)進(jìn)行的,一般有主動(dòng)熱控和被動(dòng)熱控兩種,其中也有加熱和散熱,下面主要說(shuō)散熱
因為衛星內部所有的單機都有工作溫度要求,所以,而每個(gè)單機的發(fā)熱也不同,那么內部來(lái)說(shuō),我們就可以把發(fā)熱多的單機的熱量引導到溫度低(不是發(fā)熱低)的單機,如果還有剩余,那么就把熱量引導到熱容大的部分(如結構)如果還有剩余,那么就在背陰面(看具體情況)增加散熱窗。
太空中的能量是非常寶貴的,一般不會(huì )出現需要額外單獨使用散熱片的情況
下面繼續說(shuō)散熱窗,
熱控系統的主要任務(wù)是保溫,主要方式是在星體外面貼保溫層(多層)現在一般是聚氨酯鍍鋁膜,如果內部熱量多余,就少貼點(diǎn)多層,留個(gè)窗口,就叫散熱窗,用于向外輻射熱量,如果輻射的效率不夠,那么還可以貼膜來(lái)增加輻射能力,還可以噴涂白漆,這是主要散熱手段
總結來(lái)說(shuō),外面是黑冷環(huán)境呀,能量寶貴,還是省著(zhù)點(diǎn)好,盡量不散熱