卫星在太空怎么散热?

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(原创手打,严禁抄袭)

肯定有键盘侠上来就要说,太空中温度这么低还需要散热?

请跟我温习温度的定义:表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。太空没有物质哪里来的温度高低?

太空中由于没有大气层,被太阳照射的物体升温很快,而在“阴凉”处没有被照射的物体则热量散发很快。

好了我们开始讨论正题。卫星在太空怎么散热?

首先卫星的热量是从哪里来的,为什么需要把它散出去。一个是太阳的热辐射,另一个是卫星中有很多电器元件,都会产生热量。热量堆积无法散出去的话,轻则影响元件效率,重则烧毁。

从卫星的发展历史来看,人类初访太空的时候由于对温度控制的疏忽,导致了早期卫星寿命很短。早期卫星设计温控是各国的一个大难题。

例如法国和日本当时温控技术不过关,在卫星上天后工作不久就失灵了。法国当年的卫星是温度太低冻坏了,日本是温度太高热坏了。

我国发射的第一个人造卫星,东方红一号。其卫星温度控制系统是由闵桂荣院士负责,他当年是真正的零基础开始,解决了其他国家遇到的温控问题。

我翻阅的纪录片和资料中没有透露具体是怎么解决的,我只能做一些猜测。可能是对在太阳照射下的过高温度和没有太阳照射下过低温度做了平衡。例如在没有太阳的时候散发的热量差不多等于被太阳照射时候吸收的热量。这样绕一圈下来整体温度差不超过元件所能承受的范围就可以了。

如果你需要详细的解释,那么你需要一本《航天器热控制》—闵桂荣。

如果你只是想了解一下大概,那么请继续往下看。

因为在绕到地球背后,也就是太阳照不到的地方的时候,热量会以辐射的方式很快散发出去。这就造成了太空中是低温的印象。

散热主要有四种方式:辐射、传导、对流、蒸发。虽然说太空中,主要的对外热交流是通过辐射,可内部的温度控制依然涉及到剩下的三种。

这也就提到了太空中主要的散热方式:热辐射。

卫星在太空怎么散热?-第1张图片-关于赞晨新材料

太空中没有介质,热量只能以热辐射的形式散发出去。所以当今的主流散热都是以散热板热辐射的方式散发出去的。所以当今大型卫星或者空间站,对热量控制要求高的话,外部肯定有散热片。

例如国际空间站如上图。那些有蓝色格子的是太阳能电池板,大家都知道。可是那些没有颜色没有格子的白板子是什么呢?就是散热片啦!

卫星内部的电器元件,可能通过水冷系统或者其他系统把热量带到外部的散热片上,再由散热片以热辐射的形式散出去。达到温度控制的效果。

温度低了,散热片可以折叠起来或者调整角度不去散发热量。如下图所示:

比如卫星内的某个处理器元件,它的温度高了,可以跟地球上一样在内部有空气的情况下把热量传导给舱内空气,舱内空气集中由舱内类似“空调”的设备把热量集中到外部散热板上。外部散热板再把热量辐射出去。当然,这个元件也可以使用液体冷却,被加温后的液体再流到散热片里,依然通过散热片辐射出去。总之,无论卫星内部的热量如何流动,最后都是集中到外部的散热片上来处理。

很多卫星没有这种展开的散热片,但是散热片不一定需要展开啊。大家可以搜一下网上的卫星图片,卫星表面会有类似散热用的“格子”,那都是散热片。

有些卫星金光闪闪的,因为表面有一些为了反射热辐射的材料,这样也是为了控制温度。都是温控措施。

哪里回答的不足请大家指正。

卫星在太空中的热量主要有两种来源,一种是太阳辐射产生的热量,这种主要热量来源,另一种就是卫星本身零部件工作产生的热量,两种热量相加在卫星内部堆积在一起,这样卫星在天空中不将热量散发,卫星就不能正常工作,人类为解决了卫星散热问题,科学家利用热交换方式,将太阳能和热能转换为电能,也可安装了一种叫做“散热片”的散热装置,这种装置把收集到的热量以热辐射的方式发出去,从而给卫星降温。

在太空中实际上,卫星周围的空间,温度都是很低的,(如何避免太阳辐射,把太阳光一挡,立刻就冷下来了),利用太阳能发电,然后供卫星长期用是最好的办法。在卫星内的电器部件温度很高的时候,卫星就通过一些冷却系统把热量传递给散热片,然后在由散热片以辐射的形式发射到太空,以达到降温的效果。

卫星哈,只说卫星

热的来源有三个,从地面发射时带着的热;太阳辐射;内部设备工作的热量。

一般来说,卫星电子系统的工作,最后都变成了热量,电磁波,动能(姿轨控)

那么如果没有散热,这些热量就会累积,星体内温度升高,直到单机烧毁……

正常来说,散热是由卫星的人热控系统来进行的,一般有主动热控和被动热控两种,其中也有加热和散热,下面主要说散热

因为卫星内部所有的单机都有工作温度要求,所以,而每个单机的发热也不同,那么内部来说,我们就可以把发热多的单机的热量引导到温度低(不是发热低)的单机,如果还有剩余,那么就把热量引导到热容大的部分(如结构)如果还有剩余,那么就在背阴面(看具体情况)增加散热窗。

太空中的能量是非常宝贵的,一般不会出现需要额外单独使用散热片的情况

下面继续说散热窗,

热控系统的主要任务是保温,主要方式是在星体外面贴保温层(多层)现在一般是聚氨酯镀铝膜,如果内部热量多余,就少贴点多层,留个窗口,就叫散热窗,用于向外辐射热量,如果辐射的效率不够,那么还可以贴膜来增加辐射能力,还可以喷涂白漆,这是主要散热手段

总结来说,外面是黑冷环境呀,能量宝贵,还是省着点好,尽量不散热

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