太空温度逼近“绝对零度”,为何空间站还要向外“散热”?( 二 )


与此同时 , 地球又凭借着厚厚的大气层防护 , 和高速流动的风 , 将多余的热辐射和宇宙射线给过滤和扩散掉 , 便形成了适宜我们人类居住和生存的温度环境 。
在太阳系的其它行星之中 , 也并不是每个星球都能有大气层的保护和空气这种介质来传递热量 。

譬如水星这颗蓝色星球 , 既没有空气也没有大气层 , 因此昼夜温差能高达六百摄氏度 。 而在金星上面 , 由于大气过于稠密 , 产生了很严重的温室效应 。 且温差很小也导致了金星上面无时无刻都处于一个极端的高达几百摄氏度的高温环境里面 , 如同一座炼狱星球 。
但是在“一无所有”的太空环境里 , 由于过于广袤和空旷 , 其空间密度极其稀薄 , 平均一立方米空间内只有一个原子 。

分子与分子之间的距离隔了千山万水的距离 , 构不成所谓的介质和物质 , 因此几乎无法产生分子的摩擦运动和能量传递 , 也就不会有温度的存在 。 简而言之 , 在真空里热量无法传递 。
所以 , 太空的温度才会如此寒冷 。 举个形象的例子 , 保温杯之所以能隔热保温 , 也就是因为在它的外层夹层采用了抽真空的方式 , 有效阻隔了热量的散发和传播 , 因此热量很难丧失 , 始终如一地逼近传说中“绝对零度”的范畴 。

绝对零度绝对零度 , 即零下273.15摄氏度 , 是目前所认为的低温极限 , 在这个温度里 , 所有的分子热运动都会停止 , 是一个只能无限逼近不能真正达到的最低温度 。 而我们所说的宇宙空间就已经无限接近于这个绝对零度 , 目前已经达到了零下270.15摄氏度左右 , 仅仅比绝对零度高三度 , 是目前宇宙已知范围内的最低温 。
据科学家研究发现 , 这个温度可能是亿万年前宇宙大爆炸在宇宙空间留下的热辐射余温 。 目前在太阳系里 , 仅天王星和冥王星以及土卫六能达到零下200摄氏度“冰冻星球”的程度 。

在极度低温的世界里 , 空气会在负190摄氏度变成浅蓝色液体 , 鸡蛋会变成可弹跳的荧光蓝小球 , 花朵金鱼也会变成易碎的玻璃质地 。 而绝对零度的世界会变成怎样 , 我们就不得而知了 。
但是根据理论上来说 , 在绝对零度时 , 分子的运动会完全趋近于停止 , 那么也就相当于宇宙之中所有的运动都停止 , 时间被按下了暂停键 , 整个世界都变得寒冷而静止 。 所以 , 当人类在温度逼近绝对零度的宇宙空间之中建造空间站时 , 难道重点不是该放在如何取暖防寒吗?为什么还要不停地向外散热呢?

空间站为什么要散热?显而易见 , 空间站本身也是由物质构成的 , 而物质又是由分子构成的 , 所以根据分子热动力的原理 , 太阳的热量会传递到空间站本身 。
由于宇宙之中没有大气来对空间站进行防护 , 因此空间站被太阳照射的一面会急剧升温 , 甚至达到一百二十摄氏度的高温 。 而没被太阳照射的那一面又会降为零下一百四十摄氏度左右的低温 , 两面温差高达两百多度 。 除此之外 , 空间站每天还要经历十六次日出日落 , 温度变化如同坐过山车一样 。
同时 , 由于太空之中没有任何介质可以用来传递热量 , 因此空间站接受到的温度无法通过热传递来损失热量 。

它只能通过热辐射的方式来达到自然散热的目的 , 但是热辐射的速率十分缓慢 , 消耗的热量比不上空间站自身增加的热量 。
因此 , 空间站等于随时在遭受极端的冰火夹击 , 所以对于空间站来说 , 维持恒温和调节温度就至关重要 , 而“散热”自然也是这个温度调节的环节里至关重要的部分 。 通过及时散热才能应对高温部分对于空间站的侵袭损坏 , 从而保证我们的宇航员在空间站内的人身安全 , 以确保航天科研工作的顺利开展 。

空间站如何恒温散热?以历史悠久的国际空间站为例 , 国际空间站设有主动热控制系统 , 通过主衍架结构上的液氨冷却液环路输送冷却液 , 来达到给太阳能电池板降温的目的 。 冷却液液氨吸收完热量后 , 再从外部管道循环将吸收的热量带到光伏散热板块给散发出去 , 以维持太阳能电池板的正常温度 , 让太阳能电池板不会过热或者过冷 。
之所以使用液氨来帮助冷却 , 是因为液氨的冻结温度在零下77摄氏度左右 , 不容易凝固 , 能达到更好的恒温散热效果 。
同时 , 整个空间站还使用一种高反射率的多层隔热材料覆盖 , 以降低表面温差 , 让太阳照射那一面得到充分散热的同时又能给太阳背阴面保暖 , 使得内部仪器能在合适的温度保障下正常工作 。

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