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面对极度温差,“天问一号”“冲锋衣”怎样破解“冰火两重天”困难?

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发表于 2021-5-15 09:11:51 | 显示全部楼层 |阅读模式

来源:中国新闻网

中新网北京5月15日电5月15日,“天问一号”着陆巡视器乐成着陆火星。“天问一号”这次漫长旅途能翻越“万水千山”,有一件“法宝”不得不提,那就是它身上那件银色“冲锋衣”。

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这件“冲锋衣”的应用轨道主要在地火转移轨道、火星捕捉轨道以及火星停泊轨道三段。从脱离地球进入太空那一刻到逐渐驶向火星的飞行旅程里,“天问一号”在这件“冲锋衣”的掩护下“乘风破浪”。

“冲锋衣”可抵抗200多度温差

“天问一号”的“冲锋衣”学名为低吸收-低发射热控涂层,它是一种涂饰在航天器外表面的热控制材料,通过自身对太阳光谱辐照的反射能力,以及其自身的红外辐射特性,从而有效地镌汰空间环境对航天器内部造成的温度影响。这件“冲锋衣”由中国航天科技团体五院529厂历时两年精心研制,其乐成研制蕴含了多项自主关键技能。

在向火星靠近的飞行轨道里,“天问一号”需履历多次温度循环变革,最高温100℃、最低温可达-120℃。温差高达200多度的环境对“天问一号”内部装备的正常工作产生极大影响。

此外,太空的高真空特性,使得“天问一号”在面对太阳的一连辐照下,无法像飞机那样通过热对流或热传导通报热量,因此其向阳面表面温度会一连升高,造成与背阳面的温差巨大。在这种工况下,着陆巡视器内部温度严肃不均衡,使得“天问一号”内部的“五脏六腑”有的处在寒冷环境中,有的却处在高温环境里。与此同时,太空一连不绝的高能紫外与电离辐射也会对其外表产生损耗损伤。

因此,给“天问一号”穿一件特制的“冲锋衣”就显得尤为必要。专家指出,这款“冲锋衣”还得反抗太空的高能紫外辐照、原子氧轰击以及多种高能粒子与电离辐射的攻击,成为航天器全方位的外部掩护屏障,可谓“天问一号” 奔火旅途中的全效防护服。

特殊涂层办理“冰火两重天”困难

“天问一号”这件“冲锋衣”接纳了中国以往热控涂层范畴中从未有过的类型。529厂专家表现,单独具备低吸收功能的热控涂层比较常见,但是同时具备低吸收和低发射功能的热控涂层却极为罕见。

为了研发出这件“冲锋衣”,研发团队依据总体热控设计职员针对“天问一号”在轨全过程的外热流特性,首先确定了热控涂层低吸收与低发射两项关键技能指标,再以这两项技能指标为出发点,开展涂层的设计、仿真、制备、检测及工程实验等一系列研发工作。经过反复试验,研发团队终极乐成突破了多项低吸收低发射涂层研制的关键技能,为“天问一号”量身打造出了这身银光闪闪的“冲锋衣”。

与其他热控涂层雷同,这件“冲锋衣”有着低吸收的特点,通过极低的太阳吸收比,可以长期有效地反射太阳辐照而来的绝大部分能量。云云一来“天问一号”内部“冰火两重天”的题目就能得到有效办理。

不同的是,新“冲锋衣”不但低吸收而且低发射,这与其他通过高发射率对外散热的热控涂层有着显著不同。科研职员先容道,之以是如许设计是由于“天问一号”的旅途处在太空深冷环境下,自身内部发动机产生的热量始终会向外界消耗。近10个月的飞行时间使外界冷环境对燃料的消耗极高,而过多的贮备燃料又会让“天问一号”的重量随之上升,会给“克克计较”的航天器带来重量上的负担。

因此,研发职员通过低落热控涂层的红外发射率,镌汰真空环境下舱内向外界的辐射漏热,从而乐成实现了对着陆巡视器内部装备正常运转的温度保障,确保了“天问一号”这次旅程的安全与舒服。(作者 郭超凯 平托 陈袁)


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