空間站不保暖，人在宇宙會“冷死”嗎？完全相反，甚至還要散熱！

作者:新鮮旅行事呀

當我們談論宇宙的溫度時，我們通常會認為它接近絕對零度。這是因為宇宙大部分區域是空曠的，沒有物質存在，因此沒有熱量可以傳遞。然而，這就引出了一個有趣的問題：

為什麼人類的空間站置身在宇宙中，反而需要“散熱”呢？這就好像在大雪紛飛的季節，卻有個人穿著T恤要散熱。

它的熱量從何而來呢？

微觀分子的跳躍

熱，伴隨著我們生活的方方面面，是一種我們常常感受卻難以直觀定義的物理量。其本質可以追溯到微觀世界的分子運動。當我們談論溫度時，實際上是在描述物質中微小粒子的運動狀態。

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在分子水平上，溫度是分子運動的體現。想象一下，在任何物質中，無數微小的分子如同微不足道的小球一樣不斷地運動、碰撞。

這些分子的運動速度和碰撞頻率決定了我們感知到的溫度高低。當分子運動迅猛，相互碰撞頻繁時，我們感覺到的溫度就較高；反之，當分子運動相對較緩慢時，溫度就較低。

與此同時，宇宙的溫度也是相對的。雖然宇宙中存在絕對零度這一溫度極限，但它是相對於物質的平均分子運動而言。

在真空中，缺乏傳熱的介質，分子之間的熱傳遞主要通過輻射的形式進行。因此，即便宇宙的平均溫度接近絕對零度，一些區域仍可能因為星體輻射、宇宙微波背景輻射等因素而相對升高溫度。

諸如太陽這樣的恒星通過核聚變源源不斷地釋放出巨大的能量，這一能量以電磁輻射的形式傳播，成為宇宙中熱的一部分。這種輻射在虛空中穿梭，與其他天體的輻射相互交織，共同構成了宇宙的溫度分布。

這種傳遞方式在地球上相對陌生，因為我們生活在充滿氣體的大氣層中，而氣體是較好的熱傳導介質。在太空中，這樣的氣體媒介幾乎不存在，導致熱的傳遞變得更加複雜。

正是由於這一特殊性，空間站需要進行散熱。

空間站位於地球的低地球軌道，盡管在這個高度大氣層已經相當稀薄，但仍然受到太陽輻射的影響。太陽的輻射包括可見光、紫外線和紅外線，其中一部分被空間站的外殼吸收並轉化為熱能，使空間站升溫。

同時，空間站內部的各種電子設備和機器運行時產生熱量，如通信設備、生命維持系統和科學儀器。這些熱量被空間站的空調系統吸收，通過散熱器排放到外部空間，以防止空間站內部過熱。這一系列熱的產生和傳遞過程構成了太空中獨特而複雜的熱平衡系統。

太空中的散熱之道

如果我們忽略這些產生的熱量，內部溫度將會迅速上升，引發一系列嚴重的後果。

首先，高溫可能導致設備過熱，損壞或失去正常功能。航天器中的各種複雜電子元件對溫度極為敏感，過高的溫度會影響它們的性能，甚至導致故障。

其次，對於宇航員來說，高溫是一個嚴重的健康威脅。航天員的艙內活動空間相對狹小，高溫會使空氣變得悶熱，影響宇航員的工作效率，甚至可能導致中暑等健康問題。

另外，空間站的各種儀器和科學實驗對溫度也有一定的要求，過高或過低的溫度都可能對實驗結果產生負面影響，甚至使得一些實驗無法正常進行。

因此，為了確保航天器內外的溫度保持在可控制的範圍內，散熱裝置成為不可或缺的一部分。這些裝置通過吸收內部產生的熱量，並將其散發到太空中，維持航天器內的穩定溫度。

為了更好地理解空間站的散熱原理，這裏列舉一個日常生活中常見的現象進行類比。

在家中，我們可能會見到散熱器和電腦散熱風扇等設備，電腦在運行時會產生大量的熱量，而散熱風扇的作用就是將這些熱量迅速帶走，保持電腦內部的溫度在可控範圍內。

與空間站類似，電腦散熱風扇通過主動排除內部的熱量，確保電子元件的正常運行。在這個對比中，我們可以將電腦視為空間站的內部設備，而散熱風扇則相當於空間站的散熱系統，兩者共同努力，防止內部溫度的過度上升。

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通過精心設計和運行這些散熱系統，航天工程師們能夠在極端的宇宙環境中確保空間站的正常運行，保障宇航員的安全，同時保持科學實驗的准確性。

“熱情似火”的危害

在航天史上，存在一些由於缺乏有效散熱措施而導致空間探測器或衛星失效的先例。其中最為著名的案例之一是1986年的挑戰者號解體事件。

1986年1月28日，美國“挑戰者號”航天飛機在發射後73秒就在空中解體隕落，造成7名航天員全部遇難。事後調查發現，爆炸是右側固態火箭推進器上面的一個O形封環由於高位失效所致。

這個案例給航天工程帶來了深刻的啟示。首先，它強調了在設計和制造空間探測器時，必須充分考慮散熱的重要性。太空中缺乏傳統的空氣或液體散熱媒介，因此設計師們必須采用創新的散熱技術，確保航天器在極端條件下仍能保持正常運行。

太空艙溫控大師：我國空間站的高效散熱

我國空間站，是中國航天工程的驕傲，是我國宇航員在太空中工作和生活的重要平台。該空間站由核心艙、實驗艙、天和艙組成，形成一個在軌建造、逐步擴大的複雜系統，是中國長期有人太空活動的主要載體。

在策略上，我國空間站將主動散熱和被動散熱相結合。主動散熱通過利用空間站上的散熱器主動排放熱量，而被動散熱則通過艙體表面的散熱材料將熱量輻射至太空中。

其次，空間站的散熱系統采用了先進的液冷散熱技術。通過在散熱系統中引入液體冷卻劑，空間站能夠更高效地吸收和轉移熱量。這種液冷散熱技術具有散熱效果好、能耗低、可靠性高等優點，適應了空間站在長時間太空駐留中對散熱系統的高要求。

此外，我國空間站的散熱裝置還具備智能化控制系統。通過精密的傳感器和自動調控裝置，系統能夠實時監測艙內外的溫度變化，並根據需要調整散熱器的工作狀態，確保空間站在不同任務和環境下都能保持合適的溫度。