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衛(wèi)星在太空怎么散熱?

admin 182 0

(原創(chuàng)手打,嚴(yán)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(qǐng)跟我溫習(xí)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(yùn)動(dòng)的劇烈程度。太空沒有物質(zhì)哪里來的溫度高低?

太空中由于沒有大氣層,被太陽(yáng)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(fā)很快。

好了我們開始討論正題。衛(wèi)星在太空怎么散熱?

首先衛(wèi)星的熱量是從哪里來的,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(wèi)星中有很多電器元件,都會(huì)產(chǎn)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(wèi)星的發(fā)展歷史來看,人類初訪太空的時(shí)候由于對(duì)溫度控制的疏忽,導(dǎo)致了早期衛(wèi)星壽命很短。早期衛(wèi)星設(shè)計(jì)溫控是各國(guó)的一個(gè)大難題。

例如法國(guó)和日本當(dāng)時(shí)溫控技術(shù)不過關(guān),在衛(wèi)星上天后工作不久就失靈了。法國(guó)當(dāng)年的衛(wèi)星是溫度太低凍壞了,日本是溫度太高熱壞了。

我國(guó)發(fā)射的第一個(gè)人造衛(wèi)星,東方紅一號(hào)。其衛(wèi)星溫度控制系統(tǒng)是由閔桂榮院士負(fù)責(zé),他當(dāng)年是真正的零基礎(chǔ)開始,解決了其他國(guó)家遇到的溫控問題。

我翻閱的紀(jì)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(cè)??赡苁菍?duì)在太陽(yáng)照射下的過高溫度和沒有太陽(yáng)照射下過低溫度做了平衡。例如在沒有太陽(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(xì)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(qǐng)繼續(xù)往下看。

因?yàn)樵诶@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(dǎo)、對(duì)流、蒸發(fā)。雖然說太空中,主要的對(duì)外熱交流是通過輻射,可內(nèi)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。

衛(wèi)星在太空怎么散熱?-第1張圖片-贊晨新材料

太空中沒有介質(zhì),熱量只能以熱輻射的形式散發(fā)出去。所以當(dāng)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(dāng)今大型衛(wèi)星或者空間站,對(duì)熱量控制要求高的話,外部肯定有散熱片。

例如國(guó)際空間站如上圖。那些有藍(lán)色格子的是太陽(yáng)能電池板,大家都知道??墒悄切]有顏色沒有格子的白板子是什么呢?就是散熱片啦!

衛(wèi)星內(nèi)部的電器元件,可能通過水冷系統(tǒng)或者其他系統(tǒng)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(dá)到溫度控制的效果。

溫度低了,散熱片可以折疊起來或者調(diào)整角度不去散發(fā)熱量。如下圖所示:

比如衛(wèi)星內(nèi)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(nèi)部有空氣的情況下把熱量傳導(dǎo)給艙內(nèi)空氣,艙內(nèi)空氣集中由艙內(nèi)類似“空調(diào)”的設(shè)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(dāng)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,依然通過散熱片輻射出去??傊?,無論衛(wèi)星內(nèi)部的熱量如何流動(dòng),最后都是集中到外部的散熱片上來處理。

很多衛(wèi)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(wǎng)上的衛(wèi)星圖片,衛(wèi)星表面會(huì)有類似散熱用的“格子”,那都是散熱片。

有些衛(wèi)星金光閃閃的,因?yàn)楸砻嬗幸恍榱朔瓷錈彷椛涞牟牧?,這樣也是為了控制溫度。都是溫控措施。

哪里回答的不足請(qǐng)大家指正。

衛(wèi)星在太空中的熱量主要有兩種來源,一種是太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱量,這種主要熱量來源,另一種就是衛(wèi)星本身零部件工作產(chǎn)生的熱量,兩種熱量相加在衛(wèi)星內(nèi)部堆積在一起,這樣衛(wèi)星在天空中不將熱量散發(fā),衛(wèi)星就不能正常工作,人類為解決了衛(wèi)星散熱問題,科學(xué)家利用熱交換方式,將太陽(yáng)能和熱能轉(zhuǎn)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(wèi)星降溫。

在太空中實(shí)際上,衛(wèi)星周圍的空間,溫度都是很低的,(如何避免太陽(yáng)輻射,把太陽(yáng)光一擋,立刻就冷下來了),利用太陽(yáng)能發(fā)電,然后供衛(wèi)星長(zhǎng)期用是最好的辦法。在衛(wèi)星內(nèi)的電器部件溫度很高的時(shí)候,衛(wèi)星就通過一些冷卻系統(tǒng)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(dá)到降溫的效果。

衛(wèi)星哈,只說衛(wèi)星

熱的來源有三個(gè),從地面發(fā)射時(shí)帶著的熱;太陽(yáng)輻射;內(nèi)部設(shè)備工作的熱量。

一般來說,衛(wèi)星電子系統(tǒng)的工作,最后都變成了熱量,電磁波,動(dòng)能(姿軌控)

那么如果沒有散熱,這些熱量就會(huì)累積,星體內(nèi)溫度升高,直到單機(jī)燒毀……

正常來說,散熱是由衛(wèi)星的人熱控系統(tǒng)來進(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,下面主要說散熱

因?yàn)樾l(wèi)星內(nèi)部所有的單機(jī)都有工作溫度要求,所以,而每個(gè)單機(jī)的發(fā)熱也不同,那么內(nèi)部來說,我們就可以把發(fā)熱多的單機(jī)的熱量引導(dǎo)到溫度低(不是發(fā)熱低)的單機(jī),如果還有剩余,那么就把熱量引導(dǎo)到熱容大的部分(如結(jié)構(gòu))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(xiàn)需要額外單獨(dú)使用散熱片的情況

下面繼續(xù)說散熱窗,

熱控系統(tǒng)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(xiàn)在一般是聚氨酯鍍鋁膜,如果內(nèi)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,那么還可以貼膜來增加輻射能力,還可以噴涂白漆,這是主要散熱手段

總結(jié)來說,外面是黑冷環(huán)境呀,能量寶貴,還是省著點(diǎn)好,盡量不散熱

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