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太空中零下200多度 , 这么冷的天 , 为什么航天器还要散热?
太空中的温度非常低 , 宇宙中有些星云的温度更是低至零下270度左右 , 差不多接近绝对零度(零下273.15摄氏度)了 。 在常压下 , 这么低的温度 , 连空气也会被冻成固体 。
在这么冷的环境中 , 航天器通常还要考虑散热问题 。 按理说 , 这么冷的天根本热不起来呀!那为什么要散热呢?
其实 , 这是因为太空中几乎空无一物 , 不像地球上那样 , 物体可以通过空气对流进行有效的散热 。
如果没有恒星 , 宇宙中的星球都将陷入极度寒冷与死寂当中 。 在太阳系中 , 最大的热源就是太阳了 , 能给予地球温暖 。 而离太阳距离越远的行星 , 其表面温度也越低 。
太阳温度那么高 , 热量那么大 , 能把地球烤热 , 而空旷的太空中还是那么寒冷 , 是因为太空中几乎空无一物 , 每立方米的空间内只有一个原子 。 而温度是物质热运动剧烈程度的体现 , 没有足够多的粒子 , 就算是太阳也无法把周围的太空晒热 。
太空环境虽然很冷 , 但是航天器被太阳照射的那一面 , 却又非常的热 , 温度达到了一两百度 。
以地球的卫星月球为例 , 月球表面是真空 , 没有一丁点空气 , 就是在这样的环境下 , 月球阴面的温度低至零下180度 , 而月球阳面的温度却高达160度 。 一阴一阳 , 温度整整相差了340度 , 这就是有太阳照射和无太阳照射所表现出的巨大温度差异 。
【太空中零下200多度,这么冷的天,为什么航天器还要散热?】
地球上虽然也存在这种现象 , 但是白天和黑夜的温差比较小 , 通常也不会超过50度 。 正是因为地球上存在大气 , 由于空气的高速流动 , 既形成了风 , 也使地球表面的平均温度保持在15摄氏度左右 , 所以地球和月球虽处于同一公转轨道 , 但温差却天差地别 。
而在太阳系八大行星当中 , 温差最大的就是水星了 , 温差高达600摄氏度 , 造成这个现象的原因就是水星上没有空气 。 金星由于拥有稠密的大气 , 并没有较大的温差 , 而且由于大气中的温室气体较多 , 产生了极其严重的温室效应 , 整个星球表面一直陷入数百度的高温当中 。
吸热和放热会引起温度的变化 , 要想使温度发生变化 , 就必须要转移热量 。 如果系统中存在温度差 , 热量总是会从温度较高的区域转移到温度较低的区域 。
在自然界中 , 传递有三种方式 , 分别为:热辐射、热对流、热传导 。 其中 , 热辐射是真空中的导热方式 , 依靠电磁波传递热量 , 不需要介质 。 热对流是流体内的导热方式 , 依靠物质流动转移热量;热传导是物质内部最普遍的导热方式 , 依靠粒子碰撞 。 这两种方式需要介质 。
太空中空空荡荡的 , 没有空气 。 由于太空中没有热对流 , 太阳就只能通过热辐射的方式将能量传递给地球 。 被太阳照射的那一面 , 会积聚大量的热量 , 导致物体表面温度升高 , 而物体仅靠热传导短时间内很难使温度均衡 , 所以才会造成一个物体的阴阳两面温差极大 。
人体60%的质量都是水 , 如果你身处地球附近的外太空 , 面向太阳的一面会被烤熟 , 而背向太阳的一面则会被冻成冰块 。 面对如此极端的环境 , 如果你没有穿宇航服 , 你很快就会一命呜呼 。
太空环境属于真空 , 真空能够隔热 , 物体热量损失比较缓慢 。 航天器在太空中向阳的一面被太阳暴晒 , 温度很高 , 如果不进行有效的散热 , 随着热量的堆积 , 就会损坏航天器舱内的精密仪器 。
航天器仅有两种被动散热方式 , 一种就是依靠热辐射将热量散发到太空中 , 另一种就是依靠舱体将这些热量传导到背阴面 。 热辐射散热十分缓慢 , 而热传导也不足以快速转移热量 , 所以航天器需要进行主动散射 。 那么只能增加热对流了 。
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