论文部分内容阅读
人人都有这样的体会：夏天穿单薄、浅色的衣服最好，冬天以厚实、深色的着装为佳。这是日常生活中保持体温常见的一个例子。
其实，一切幸存下来的生物，动物也好，植物也罢，都是由于它们有随季节变化的适应能力，才能在地球上得以繁衍。
可是，你知道吗?就连那些自由驰骋的人造卫星，也需要控制自己的“体温”。人造卫星上携带着各式各样的电子仪器、飞行仪表和运动部件，它们大都“娇生惯养”，有的只能在温室里“长大”，有的却喜欢在低温下工作。为了确保人造卫星正常运转，必须对它的“体温”进行调节和控制，这就是人造卫星的温控技术。
特殊的“外衣”
由于人造卫星所处的环境基本不存在大气的对流作用，所以，在面向太阳的一面，人造卫星温度可以高达100℃-200℃，而背着太阳的一面却低达-100℃～-200℃。
在温度低至-269℃的深空区域，物体自身的热量一旦消散，就休想恢复，只能任由“体温”一直降下去，科学家把这种现象就叫“热沉”效应。为了使人造卫星保持一定的“体温”，人们通常要给它穿上一件特制的“衣服”。
卫星的“制服”既不是棉的，也不是毛的，而是用镀有金属的塑料薄膜制成的。说来也很简单，只要把这种薄膜附着在卫星表面上，就能使星体与空间环境隔离开，卫星的“体温”就不致于随外界环境的变化而变化，这就是“隔热”技术。
为了提高隔热效果，一般都采用多层隔热方法：在层与层之间用柔软的棉纸或化学纤维充填，一层薄膜、一层隔离物地叠置起来就构成了“多层隔热材料”。隔层越多，隔热效果越好，但隔层愈多，材料也就愈重。因此，选择适当的隔热层层数也很重要。
美国发射的第一颗小型天文卫星的“外套”，就是用多层隔热材料制成的。每层薄膜厚0.0063毫米，是一个双面镀铝的聚酯薄膜，共20层；隔离物采用玻璃纤维滤纸，每层厚0.05毫米，共19层。事实证明：人造卫星穿上这种“衣服”以后，不论是高热还是低温，它都能对付。
当然，对于卫星来说，也不是非穿“衣服”不可的。
如果把卫星的外表面按一定的要求处理一下，比如抛光、氧化或喷漆，同样能起到良好的隔热保温作用。以铝板为例，经过阳极氧化处理后，铝板就能获得很高的反射太阳光的能力。即使在太阳光的强烈照射下，表面温度也不会超过30℃。
“百叶窗”派上大用场
值得注意的是，当人造卫星内部所有仪器设备都处于工作状态时，一方面要消耗电能，另一方面又要不断地向外辐射一定的热能。卫星穿的“衣服”隔热效果太好，内部温度就会越来越高；如果温度上升过高，就会导致电子设备工作失灵。
如何解决这个问题呢?工程技术人员从人体的汗腺功能得到启示。
他们想到，如果在卫星的外壳上打开几个窗口，每个窗口再安上若干个叶片，当人造卫星内部温度达到一定数值时，叶片就自动打开，把热量散发出去；反之，叶片就自动关闭，不让热量继续“外逃”。这样就可以调节人造卫星内部的温度了。
美国发射的第6号和第7号应用技术卫星就是采用这种方法调节温度的。在卫星观察舱的两个侧面各有一个百叶窗，通过叶片的开启和关闭，观察舱内的温度可以控制在5℃-35℃范围内，基本满足了仪器设备的工作要求。
人造卫星的温度控制除了进行整星温控，还可以采用局部温控方法。有些仪器对温度环境的要求极为苛刻，在这种情况下，可以增设“温控舱”，把这一类仪器置于温控舱内，采用局部温控的方法来控制温度。
“热管”大显身手
人造卫星不管个头多大，它们都是“五脏俱全”。里面的仪器设备耗电量有大有小，所产生的热量也就有多有少。能不能使生热多的仪器尽快地把热量散发出去，并拿去直接补充给那些热量尚嫌不足的仪器呢?能!“热管”就可以完成热量“搬家”的任务。
热管，就是一种导热能力很强的管子。
物质不同，导热性能不尽相同，有的快，有的慢。但是，谁传送热量的本领最大、运送热量的速度最快呢?人们想到了“蒸汽”。
如果在与发热仪器连接的金属管子的一端放上几滴水，另一端与低温物体相连，那么，水就会很快地挥发，产生的蒸汽便向冷的一端移动。蒸汽遇冷后放出热量，同时又凝聚成水。在这里，蒸汽确实起到了给热量“搬家”的特殊作用。为了恢复热管的“活力”，就需要把冷端凝聚起来的水再送到热端去。这一重任谁能承当呢?“毛细现象”站出来帮忙了。
热管的内壁都刻有一定粗细的沟槽。冷端的水在表面张力的推动下，沿着这些沟槽源源不断地从此端“流”向彼端，而蒸汽又不断地从热端“跑”向冷端，使得管中的水循环不止。为了提高蒸汽“搬运”热量的效率，要求热管两端与仪器接触良好，并有一定大小的接触面积。
第一个采用热管技术的人造卫星是“测地卫星2号”。
这是一颗采用重力梯度力矩方式稳定姿态的卫星。卫星的两个侧面分别装有一个应答机。如果一侧的应答机对着太阳，温度会上升很快，而另一侧的应答机却处在低温环境。为了使两个应答机都能正常工作，“测地卫星2号”在两个应答机之间连接了两根直径各为25.4毫米的热管，工作液体是氟里昂。由于热管的作用，两个应答机的温差大大减小，从而稳定它们的工作状态。
宇航员如何生存?
温度控制对于载人飞船来说就更重要了。
人在飞船里生活。需要有一个不太热又不太冷的环境。一般说来，飞船上都专门设有一个供宇航员生活的“密封舱”，这个舱内的大气压力必须适中，氧气必须充足，温度必须适宜。
如何保证“密封舱”的温度始终适宜呢?
给它也穿上一件“隔热”的外衣吧，散热问题解决不了；安装百叶窗就更不行了，因为叶片一打开，就会使舱内的气体迅速逸出，从而破坏舱内的大气成份，这会直接威胁到宇航员的生命安全。密封舱的温度控制必须另想办法。
气体循环法和液体循环法是密封舱常用的两种温控方法。
在密封舱内壁上安装一定数量的热辐射器，舱内温度一升高，就让敏感器接通电源，小电风扇跟着转动起来，从而驱使舱内的空气流动，热量通过热辐射器或散热器自动排出；舱内温度下降到一定程度，敏感器再自动切断电源，小电风扇停止转动，舱内空气停止循环对流，热量不再向外散失。这就是气体循环法。
液体循环法需要管路，还需要吸热器、散热器和驱动泵等设备，其原理跟冬天使用的水暖设备极为相似。现在启用的航天飞机也是用液体循环法调节和控制温度的。
最近一个时期，不少报纸杂志相继介绍了太空城市。一提起太空城市，人们总是津津乐道，兴趣盎然。
也许有人要问，可以居住上万人甚至十多万人的太空城市又是如何进行温度控制的呢?这是一个特别诱人的问题。能否依靠“市”内的人造生态平衡系统和散热系统直接提供一个舒适的温度环境，这正是一些科学家们精心考虑和钻研的课题之一。
随着空间科学的发展。这个问题一定会很快提上议程。
其实，一切幸存下来的生物，动物也好，植物也罢，都是由于它们有随季节变化的适应能力，才能在地球上得以繁衍。
可是，你知道吗?就连那些自由驰骋的人造卫星，也需要控制自己的“体温”。人造卫星上携带着各式各样的电子仪器、飞行仪表和运动部件，它们大都“娇生惯养”，有的只能在温室里“长大”，有的却喜欢在低温下工作。为了确保人造卫星正常运转，必须对它的“体温”进行调节和控制，这就是人造卫星的温控技术。
特殊的“外衣”
由于人造卫星所处的环境基本不存在大气的对流作用，所以，在面向太阳的一面，人造卫星温度可以高达100℃-200℃，而背着太阳的一面却低达-100℃～-200℃。
在温度低至-269℃的深空区域，物体自身的热量一旦消散，就休想恢复，只能任由“体温”一直降下去，科学家把这种现象就叫“热沉”效应。为了使人造卫星保持一定的“体温”，人们通常要给它穿上一件特制的“衣服”。
卫星的“制服”既不是棉的，也不是毛的，而是用镀有金属的塑料薄膜制成的。说来也很简单，只要把这种薄膜附着在卫星表面上，就能使星体与空间环境隔离开，卫星的“体温”就不致于随外界环境的变化而变化，这就是“隔热”技术。
为了提高隔热效果，一般都采用多层隔热方法：在层与层之间用柔软的棉纸或化学纤维充填，一层薄膜、一层隔离物地叠置起来就构成了“多层隔热材料”。隔层越多，隔热效果越好，但隔层愈多，材料也就愈重。因此，选择适当的隔热层层数也很重要。
美国发射的第一颗小型天文卫星的“外套”，就是用多层隔热材料制成的。每层薄膜厚0.0063毫米，是一个双面镀铝的聚酯薄膜，共20层；隔离物采用玻璃纤维滤纸，每层厚0.05毫米，共19层。事实证明：人造卫星穿上这种“衣服”以后，不论是高热还是低温，它都能对付。
当然，对于卫星来说，也不是非穿“衣服”不可的。
如果把卫星的外表面按一定的要求处理一下，比如抛光、氧化或喷漆，同样能起到良好的隔热保温作用。以铝板为例，经过阳极氧化处理后，铝板就能获得很高的反射太阳光的能力。即使在太阳光的强烈照射下，表面温度也不会超过30℃。
“百叶窗”派上大用场
值得注意的是，当人造卫星内部所有仪器设备都处于工作状态时，一方面要消耗电能，另一方面又要不断地向外辐射一定的热能。卫星穿的“衣服”隔热效果太好，内部温度就会越来越高；如果温度上升过高，就会导致电子设备工作失灵。
如何解决这个问题呢?工程技术人员从人体的汗腺功能得到启示。
他们想到，如果在卫星的外壳上打开几个窗口，每个窗口再安上若干个叶片，当人造卫星内部温度达到一定数值时，叶片就自动打开，把热量散发出去；反之，叶片就自动关闭，不让热量继续“外逃”。这样就可以调节人造卫星内部的温度了。
美国发射的第6号和第7号应用技术卫星就是采用这种方法调节温度的。在卫星观察舱的两个侧面各有一个百叶窗，通过叶片的开启和关闭，观察舱内的温度可以控制在5℃-35℃范围内，基本满足了仪器设备的工作要求。
人造卫星的温度控制除了进行整星温控，还可以采用局部温控方法。有些仪器对温度环境的要求极为苛刻，在这种情况下，可以增设“温控舱”，把这一类仪器置于温控舱内，采用局部温控的方法来控制温度。
“热管”大显身手
人造卫星不管个头多大，它们都是“五脏俱全”。里面的仪器设备耗电量有大有小，所产生的热量也就有多有少。能不能使生热多的仪器尽快地把热量散发出去，并拿去直接补充给那些热量尚嫌不足的仪器呢?能!“热管”就可以完成热量“搬家”的任务。
热管，就是一种导热能力很强的管子。
物质不同，导热性能不尽相同，有的快，有的慢。但是，谁传送热量的本领最大、运送热量的速度最快呢?人们想到了“蒸汽”。
如果在与发热仪器连接的金属管子的一端放上几滴水，另一端与低温物体相连，那么，水就会很快地挥发，产生的蒸汽便向冷的一端移动。蒸汽遇冷后放出热量，同时又凝聚成水。在这里，蒸汽确实起到了给热量“搬家”的特殊作用。为了恢复热管的“活力”，就需要把冷端凝聚起来的水再送到热端去。这一重任谁能承当呢?“毛细现象”站出来帮忙了。
热管的内壁都刻有一定粗细的沟槽。冷端的水在表面张力的推动下，沿着这些沟槽源源不断地从此端“流”向彼端，而蒸汽又不断地从热端“跑”向冷端，使得管中的水循环不止。为了提高蒸汽“搬运”热量的效率，要求热管两端与仪器接触良好，并有一定大小的接触面积。
第一个采用热管技术的人造卫星是“测地卫星2号”。
这是一颗采用重力梯度力矩方式稳定姿态的卫星。卫星的两个侧面分别装有一个应答机。如果一侧的应答机对着太阳，温度会上升很快，而另一侧的应答机却处在低温环境。为了使两个应答机都能正常工作，“测地卫星2号”在两个应答机之间连接了两根直径各为25.4毫米的热管，工作液体是氟里昂。由于热管的作用，两个应答机的温差大大减小，从而稳定它们的工作状态。
宇航员如何生存?
温度控制对于载人飞船来说就更重要了。
人在飞船里生活。需要有一个不太热又不太冷的环境。一般说来，飞船上都专门设有一个供宇航员生活的“密封舱”，这个舱内的大气压力必须适中，氧气必须充足，温度必须适宜。
如何保证“密封舱”的温度始终适宜呢?
给它也穿上一件“隔热”的外衣吧，散热问题解决不了；安装百叶窗就更不行了，因为叶片一打开，就会使舱内的气体迅速逸出，从而破坏舱内的大气成份，这会直接威胁到宇航员的生命安全。密封舱的温度控制必须另想办法。
气体循环法和液体循环法是密封舱常用的两种温控方法。
在密封舱内壁上安装一定数量的热辐射器，舱内温度一升高，就让敏感器接通电源，小电风扇跟着转动起来，从而驱使舱内的空气流动，热量通过热辐射器或散热器自动排出；舱内温度下降到一定程度，敏感器再自动切断电源，小电风扇停止转动，舱内空气停止循环对流，热量不再向外散失。这就是气体循环法。
液体循环法需要管路，还需要吸热器、散热器和驱动泵等设备，其原理跟冬天使用的水暖设备极为相似。现在启用的航天飞机也是用液体循环法调节和控制温度的。
最近一个时期，不少报纸杂志相继介绍了太空城市。一提起太空城市，人们总是津津乐道，兴趣盎然。
也许有人要问，可以居住上万人甚至十多万人的太空城市又是如何进行温度控制的呢?这是一个特别诱人的问题。能否依靠“市”内的人造生态平衡系统和散热系统直接提供一个舒适的温度环境，这正是一些科学家们精心考虑和钻研的课题之一。
随着空间科学的发展。这个问题一定会很快提上议程。