衛星在太空也會“怕冷怕熱”?看完這些你就明白了!

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我與冷空氣之間的鬥爭

最近一段時間,全國大部分地區的氣溫都在瘋狂降降降!為了與冷空氣作鬥爭,許多人上身毛衫棉衫棉毛衫,下身毛褲棉褲棉毛褲,但依舊被凍得朝朝暮暮。其實,不光人們對外界的冷熱很敏感,衛星同樣對自身溫度有著較為嚴格的要求。今天,我們就來簡單聊一聊衛星熱控制。

什麼是衛星熱控制呢?大體而言,衛星熱控制是指通過對衛星內外的熱交換過程的控制,保證星體各個部位及星上儀器設備在整個任務期間都處於正常工作的溫度範圍。一般來講,一個典型的衛星飛行過程大致要經歷4個階段,分別是:地面段、上升段、軌道段和返回段。每個階段的熱環境和熱狀態都是不同的。如果不對衛星進行熱控制,星上的部分儀器難以承受溫度的急劇變化,將對衛星的正常運轉造成嚴重影響。

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極端溫度下很多電子元器件無法正常工作

對於眾多衛星來說,由於上面搭載的儀器設備各有不同,其工作模式、熱特性以及對於溫度的要求也不盡相同,歸納起來大致可以分成以下幾類。一是常溫要求。衛星上大部分電子設備要求的工作溫度範圍在0~40°C。當然,有一定的波動值也是在許可範圍之內的。

二是恆溫要求。為保證星上的精密儀器設備良好工作,其溫度必須恆定,不隨時間變化;在許多情況下,同時還要求其整體溫度均衡。

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衛星準備進行熱真空實驗

三是高、低溫要求。對於衛星上的某些元器件,如遙感器的紅外光學探測元件,其工作點處於低溫範圍,衛星就要為其提供相應的低溫工作條件。而一些星上的製冷系統、溫差發電系統,則需要高溫條件。如果衛星不能滿足這些元器件的溫度需求,那設備“罷工”也是有可能發生的。

第四點是等溫要求。這個要求是從衛星部件的溫度場要求和熱設計角度提出的,意指通過採取一定的熱控措施、合理的熱源佈局,使衛星上局部範圍或整星的溫度基本上達到相等,即所謂的等溫化。星體的局部或整體的等溫化不僅有利於改善星體的熱性能,而且有利於簡化衛星熱設計、簡化熱試驗以及增加熱設計的可靠性。

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安裝MLI薄膜就屬於被動熱控方法的一種

說了這麼多,那如何實現衛星的熱控制呢?這主要通過被動熱控方法和主動熱控方法來實現。一般來說,被動熱控方法是指給衛星殼體或元器件外部安裝隔熱材料、塗抹高發射-吸收比值或低發射-吸收比值的塗層等手段來控制溫度變化。這些措施施工簡單、成本相對較低、通用性好、適於大面積使用。是衛星熱控制所用的基本的、主要的手段。

由於被動熱控方法不具備自動調節能力,因此不能適應內、外熱流變化幅度較大的情況,尤其是內熱源的變化,這時就應考慮採取主動熱控方法,比如為相應元器件添加百葉窗、對流系統、電加熱器等等。總之,在對衛星進行熱控制時,必須考慮各種有關因素,並擇優確定熱控制的措施與方案。


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