太空中,比地面更凉快?揭秘空间站
时间:2022-09-06 14:20:19 来源:科普之家 作者:宁夏搭搭乐乐 栏目:前沿 阅读:106
在炎热的夏天,人们总是想要寻找一处凉快的场所歇息,随着全球变暖,地球能够避暑的地方逐渐变少,外太空成了一些人向往的地方。
全球温度不断攀升
太空真的比地面凉快吗?其实还得分情况!在冰火两重天的太空中,空间站是如何保持“四季如春”的?
太空的温度
太空当中,没有大气的保护,所有的人造物体都是直接吸收太阳的辐射。
在辐射的正面,物体的温度能达到100摄氏度以上,而背面则是能低到零下100摄氏度。
要说凉快在某些地方也确实比地面凉快,就是有些凉快过头了。
太空中没有大气保护
面对冰火两重天的环境,空间站的建造也不得不使用特定的材质,抵御太空中的温度差。
空间站的建造材料倒是能够经得住考验,但是也得考虑许多因素,比如未来宇航员可能会登陆空间站进行补给,站内温度必须适合人类生存。
不仅如此,在我国的航天规划当中,空间站要实现航天员驻留常态化和长期化。
如何隔绝外界传递的温度,让空间站保持“四季如春”,成了科学家们要重点考虑对象。
空间站
说不定,在更远的未来,人类还要到外太空去避暑呢。
飞船的“防晒霜”
飞船在发射到太空之后,会立刻开始运动,这不是由于引力的作用,而是为了让飞船的表面都能够均匀地接收到太阳的辐射,控制飞船表面的温差在较小的范围。
不过这也带来了诸多不便,在神舟十二号飞船发射之前,我国的航天领域一直存在这样一个问题。
神舟十二号
飞船执行任务的过程当中,面临着多个飞船之间重叠在一起的情况,飞船的部分位置长期处于阴影当中,无法很好接收到来自太阳的辐射。
小部分船体长时间保持在零下100多摄氏度的环境当中,严重影响飞船的运行和设备的灵活性。
部分船体又长期处于辐射当中,温度较高,产生几百度的温差,容易减少设备的使用寿命,在外太空当中,对设备进行维修保养,又是一件很麻烦的事情。
在太空维修设备十分困难
为了解决这个问题,科学家们日夜坚守奋战,终于研发出了一款适合飞船的“防晒霜”——热控涂层。
这款“防晒霜”的原理与地球大气的作用类似,在接收太阳辐射的时候,能够将辐射当中的部分热量吸收保存下来。
飞船某些部位处于阴影当中的时候,这些部位的“防晒霜”再次发挥作用,将接受的辐射热量反馈出来,让飞船的温度不会太低。
为飞船涂上“防晒霜”
有了这样一层“防晒霜”,就可以让飞船长时间停留在一个地方进行作业,大幅度减少了因温差带来的损失。
当然光有一层“防晒霜”还是不够的,“防晒霜”只能保证外部的温度位置在仪器所能接受的范围,当温度传递到了内部之后,依旧无法适合人类居住。
在此基础上科学家又研发了一层“外衣”。
打造隔热材料
高科技隔热材料能够阻拦航天器表层传递的温度,使内部与表层形成两个独立的温度空间。
飞船上的隔热材料
针对航天器的不同部位,采用的隔热材料颜色有所不同。
比如宇航员的驾驶舱当中,就采用的是灰色隔热材料,这样在有效隔绝外界温度的同时,本身还能够微量地吸收一些热量,供给内部温度。
其他非生活的区域,采用的是白色材料,反射太阳的光热,完全阻隔外界的温度。
此外,在设计上,科学家采用的是高反射率的膜组成的材料,再经过重复的叠加,形成多层反射结构。
白色反射太阳光热
如此厚重的反射膜,即便是太阳的辐射,也能轻松“反弹”。
在保温性方面,经过层层的反射膜叠加,舱内的温度很难传递出去,温度在触碰到反射膜之后,又反馈到舱内,防止热量散失。
我国的航天器天舟四号围绕地球一圈的时间是90分钟,在这段时间之内,天舟四号必须要经历太阳的辐射面和阴影面。
90分钟之内,天舟四号经历的“冰火两重天”的次数为十四次,科学家在天舟四号上装载的“大衣”。
天舟四号的大衣
其效果十分显著,天舟四号按照这样的方式,运行了好几年的时间,它内部的仪器设备并未受到明显的损坏。
可问题又来了,光是依靠“防晒霜”以及隔热材料,人类无法精准的调节舱内的温度。
有的时候,舱内温度能够达到40摄氏度左右,当宇航员想要一个凉爽一点的环境,这时该怎么办呢?
太空中的“中央空调”
空间站当中的“中央空调”,与人们平时认识的中央空调有所差异,主要体现在运行的原理上。
一般的中央空调
平时大家使用的中央空调原理是液体汽化之后,输送到各个区域制冷,然后又通过压缩机进行制热,压缩机将外界的低温转化为高温气体,达到升温的目的。
而太空站内的“中央空”,则是通过特殊液体来调节站内各个区域的温度,科学家称其为流体回路。
特殊的液体分布在空间站的各个角落,它们在空间站内循环往复,当遇到温度过高的时候,液体会吸收站内的温度。
太空中的中央空调
在遇到过冷区域的时候,液体又会将吸收的温度释放出来,使得空间站内永远保持一个合适的温度。
当然,想要调节空间站内的温度范围,只需要调整分布在空间站当中的特殊液体。
同时根据液体的流向和范围,还可以给特定的房间打造不同的温度,甚至有条件的情况下,人类还可以在房间当中蒸桑拿。
这种温度调节的手段,可谓是名副其实的“中央空调”。
甚至可以在空间站蒸桑拿
作为我国最大宇宙空间实验仓,问天航天器承载了许多散发高热量的仪器设备,对我国的热控技术要求极高。
对此我国在问天航天器上装载了三套特殊溶液,将收集到的热量散射到外太空当中。
实验表明,问天航天器装载的溶液可以供给数千瓦载荷设备的运行,解决了温度过高对回路系统的影响。
三种调控温度的方式齐下,空间站内自然是四季如春。
问天航天器
太空温度
值得一提的是,太空本身的温度(270℃)趋近于绝对零度,只有处于太空当中的物体,接收到太阳辐射的时候,才能产生高温。
处于真空状态下,”一无所有“的太空是如何产生温度的呢?
物体之所以能够产生温度,是由于内部的分子接收到能量之后,分子活跃程度来决定物体的温度,处于绝对零度下,分子不再运动,所以不会有比绝对零度更低的温度存在。
分子不运动
以此类推,太空既然比绝对零度高3℃,那么当中应该存在分子,那么这些分子从何而来呢?
有科学家推测,宇宙当中散布着来自大爆炸时期留下的尘埃,这些尘埃极其微小,但真实存在,它们当中的分子很不活跃,吸热性差,才导致太空的温度低到零下270℃。
也有科学家认为,其实这些温度是宇宙当中的暗物质在“作祟”,要知道宇宙当中,暗物质占据了25%以上,它们看不见摸不着,像是“幽灵”一般。
暗物质是宇宙中的隐者
而且暗物质本身的分子也并不活跃,基本不与其他分子发生反应,由此,在太阳的辐射下,只能吸收3℃的温度,让太空高于绝对零度,也显得合情合理。
更多的科学家偏向于后者,毕竟暗物质太过神秘,在当中存在着无限的可能性。
相信,随着人类技术的进步,太空的秘密会被尽数揭开。
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