穿越冰天火海,飞船没有这件“保温衣”可不行

入春以来,北京天气忽冷忽热,大家是否也是在羽绒服和小短袖之间来回切换,每天为穿什么而纠结呢?最近,小编发现有这么一件“衣服”,能够一劳永逸地解决温度变化问题,想不想拥有一件?

400℃的温差又如何?

这件衣服其实是穿在飞船身上的“保温衣”,有了它,对抗400℃的温差都不是事。

飞船在轨飞行的过程中,受到日照等环境因素的影响,会遭遇巨大的外部温差变化,由于飞船轨道舱和推进舱的外壳均为金属材料,这种金属材料的导热性能是非常好的,如果直接裸露在外的话,其壳温会随着环境温度的改变在-200~200℃之间剧烈变化,简直是冰火两重天。

正在受日光照射的神舟飞船

如果不采取措施,飞船内部温度也会随着壳温的改变发生变化。我们知道飞船里面装有各种实验仪器和设备,如果是载人飞船,还必须考虑有执行任务的航天员在舱内,这种温度的改变,显然不是他们所能够承受的。

航天员杨利伟在神舟五号飞船中

科研人员正在为航天器的后盖和隔热板上缝合隔热材料

怎么样,这件“衣服”是不是很诱人,如果能够拥有一件这样材质的衣服,温度从此就不能限制我们的脚步了,想要去夏威夷,还是南北极,穿上它说走就走。

太空版“金缕衣”?

“保温衣”由多层隔热材料制成,正如材料的名称一样,这种材料是由多层反射屏和间隔层叠合在一起的组合材料。而令人不可思议的是,多层隔热材料的组成材料中居然有金、银和丝绸。

多层隔热材料的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。这件“保温衣”由这么多名贵的材料制成,真是堪比金缕衣了。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。

多层隔热材料组成结构示意图

小编曾经以为唐诗中描写的金缕衣只存在于历史和电视剧中,没想到飞船的这件“保温衣”也堪比金缕衣,不难想象,这件“保温衣”一定价值不菲。

原来是个高定的暖水瓶!

“保温衣”的组成材料是不是有点高大上,但它的隔热原理可是很接地气呢,竟和暖水瓶一样?!多层隔热材料和暖水瓶都利用了真空隔热保温的原理。

其实这是因为,太空中为真空环境,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。

太空中为真空环境

在轨飞行的神舟飞船

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,就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。

“保温衣”和“空调”协同工作,飞船的保温和散热问题就都迎刃而解了,飞船可以放心地开始飞天之旅了,如此,才算完美!

出品/中国航天科普&科普中国

参考文献/《中国载人航天科普丛书·巡天神舟》

审校/杨洁

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