(原創手打,嚴禁抄襲)
肯定有鍵盤俠上來就要說,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,微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。太空沒有物質哪里來的溫度高低?
太空中由于沒有大氣層,被太陽照射的物體升溫很快,而在“陰涼”處沒有被照射的物體則熱量散發很快。
好了我們開始討論正題。衛星在太空怎么散熱?
首先衛星的熱量是從哪里來的,為什么需要把它散出去。一個是太陽的熱輻射,另一個是衛星中有很多電器元件,都會產生熱量。熱量堆積無法散出去的話,輕則影響元件效率,重則燒毀。
從衛星的發展歷史來看,人類初訪太空的時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大難題。
例如法國和日本當時溫控技術不過關,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。
我國發射的第一個人造衛星,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始,解決了其他國家遇到的溫控問題。
我翻閱的紀錄片和資料中沒有透露具體是怎么解決的,我只能做一些猜測。可能是對在太陽照射下的過高溫度和沒有太陽照射下過低溫度做了平衡。例如在沒有太陽的時候散發的熱量差不多等于被太陽照射時候吸收的熱量。這樣繞一圈下來整體溫度差不超過元件所能承受的范圍就可以了。
如果你需要詳細的解釋,那么你需要一本《航天器熱控制》—閔桂榮。
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,也就是太陽照不到的地方的時候,熱量會以輻射的方式很快散發出去。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。雖然說太空中,主要的對外熱交流是通過輻射,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。
太空中沒有介質,熱量只能以熱輻射的形式散發出去。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,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能電池板,大家都知道。可是那些沒有顏色沒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或者調整角度不去散發熱量。如下圖所示:
比如衛星內的某個處理器元件,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,依然通過散熱片輻射出去。總之,無論衛星內部的熱量如何流動,最后都是集中到外部的散熱片上來處理。
很多衛星沒有這種展開的散熱片,但是散熱片不一定需要展開啊。大家可以搜一下網上的衛星圖片,衛星表面會有類似散熱用的“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源,一種是太陽輻射產生的熱量,這種主要熱量來源,另一種就是衛星本身零部件工作產生的熱量,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,衛星就不能正常工作,人類為解決了衛星散熱問題,科學家利用熱交換方式,將太陽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出去,從而給衛星降溫。
在太空中實際上,衛星周圍的空間,溫度都是很低的,(如何避免太陽輻射,把太陽光一擋,立刻就冷下來了),利用太陽能發電,然后供衛星長期用是最好的辦法。在衛星內的電器部件溫度很高的時候,衛星就通過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射到太空,以達到降溫的效果。
衛星哈,只說衛星
熱的來源有三個,從地面發射時帶著的熱;太陽輻射;內部設備工作的熱量。
一般來說,衛星電子系統的工作,最后都變成了熱量,電磁波,動能(姿軌控)
那么如果沒有散熱,這些熱量就會累積,星體內溫度升高,直到單機燒毀……
正常來說,散熱是由衛星的人熱控系統來進行的,一般有主動熱控和被動熱控兩種,其中也有加熱和散熱,下面主要說散熱
因為衛星內部所有的單機都有工作溫度要求,所以,而每個單機的發熱也不同,那么內部來說,我們就可以把發熱多的單機的熱量引導到溫度低(不是發熱低)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,一般不會出現需要額外單獨使用散熱片的情況
下面繼續說散熱窗,
熱控系統的主要任務是保溫,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,就少貼點多層,留個窗口,就叫散熱窗,用于向外輻射熱量,如果輻射的效率不夠,那么還可以貼膜來增加輻射能力,還可以噴涂白漆,這是主要散熱手段
總結來說,外面是黑冷環境呀,能量寶貴,還是省著點好,盡量不散熱