航天器的空调系统

整个宇宙中，温度无处不在，而又千差万别。 从最冷的-273.15摄氏度（绝对零度）到最热的亿度以上，适宜的温度可以孕育生命，极端的温度也能让一切灰飞烟灭，某种意义上，温度决定了万物的“生死”。

航天器已由卫星、飞船、航天飞机发展到国际空间站，规模越来越大，执行的任务越来越多也越来越复杂，星载计算机和仪器仪表等众多电子电气设备消耗的能量也越来越多，消耗的功率从几十瓦发展到上百千瓦，由于在微重力环境下，空气不发生对流，从而使太空中电子设备和计算机散热成为一个难题。载人航天器热控与卫星热控的最大区别就在于，载人航天器热控分系统既要保证仪器设备和结构的温度，还要为航天员提供舒适的温湿度环境。因此在航天器中空调系统具有重要意义，这也是空间站技术的关键一步。

热管是一种不用机械泵就可以快速、高效地将热量从一个比较热的区域转移到远处另一个温度较低的区域的元件，比如无机热管，当量导热系数为14 MW/m.℃，是纯银的3.2万倍；内部轴向传热能力27.2 MW/m2，传热能力十分强大。在20世纪80年代之前，热管的客户还是政府、卫星和空间站上的系统等一些高端科技和重要部门，现在已经将此技术大量的用于建筑节能、工业节能、电力电子、国防装备、低温传热、蓄能、冷链、民品、电加热等领域，并研发了众多创新型的产品。

热管提供了一种非常可靠的热量转移的可能，由于它们没有任何活动的机械，不像泵或者压气机那样最终会磨损而失效，所以热管现在是航天领域应用很广的散热元件。比如，由丁肇中主持的于今年5月16日搭乘“奋进”号航天飞机升空的阿尔法磁谱仪2，就是包覆着环路热管。

嫦娥一号卫星空调系统中也使用了32根热管，其中9根为外贴热管，23根为预埋热管。在热管布局时，通过预埋或外贴等方式，利用热管实现舱板的等温化设计。在嫦娥一号卫星热控系统中，热管还与相变蓄能材料配合使用，实现热量高效存储和快速传输的有机统一，充分发挥了热管蓄能技术的作用。

“天宫二号”将密封舱的空气温度控制在22～24℃，相对湿度控制在45%～55%这一人体最舒适的环境。为节省宝贵的电资源，空间实验室的“空调系统”无需使用压缩机，利用外太空的冷背景和单相流体回路的热量收集和传递功能，将密封舱内的仪器设备产热、化学产热和航天员产热共计几千瓦的热量，通过辐射器排散到外太空；同时将需要降温的设备热量收集起来，把这部分废热传递到需要补热的低温结构上，省去了低温结构补热的电加热功耗，实现了空间实验室的热量综合管理和高效利用。这套“空调系统”功率仅有220W左右，实现了高效节能的空调系统。

空间站中功耗最终都是以废热的形式排散的，因此如果能用热管以一定的方式对这些热量加以利用和管理，将对空间站轻量化和低功率化将具有重要意义。比如用热管释放的热量加热空间站航天员淋浴用水及洗涤用水，使其达到空间卫生用水所需的温度（通常为45摄氏度左右），从而节省了以电加热方式所需的功率，并降低了系统需排散的废热规模。目前市场开发的“淋浴增能器”，其运行原理就是在淋浴喷头下设置无机传热技术制作的暖脚板，当洗浴时，将经人体流下的污水经暖脚板迅速将热能回收并与冷水进行交换后再与热水混合使用，经淋浴增能器预热的冷水将提高温升不低于10℃，热回收效率不低于30％.

当然，热管换热技术也可以用于未来星球基地热管理系统，既大大地减小了热排散系统的质量，又降低了整个系统的功耗，可谓一举两得。

综上所述，热管具有极高的等效导热系数，是传热领域的超导体，在这一点上面来说，目前是没有任何一种材料能够与它比美的，由此可见，热管技术在航天空调和工业、建筑以及日常生活用品均具有非常可观的发展前景。