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神舟飞船又“进化”了!这次穿了套“天衣”上天,300度温差都不怕

神舟十四号飞船已经于6月5日下午对接我国空间站,乘组三名航天员也已在当天晚间进入空间站中,如今已正常开展工作。神舟十四号是我国空间站建设和运营阶段的第3次载人飞行任务,是我国载人航天方面的第23次发射,也是神舟系列飞船第9次执行载人航天任务,从神舟一号到神舟十四号,该飞船其实也是在不断地进化中,比如神舟十四号这次的飞行就穿了一套它的“前辈”所没有的“衣服”(神舟十三号除外),可保证在外部高温和低温状态下内部的温度不变。

从神舟十三号开始,飞船及其乘组的飞行任务都要在太空中驻守半年时间,那么神舟飞船就需要在这半年中长时间地曝光于强烈的太阳光和宇宙射线之下,强光会使得飞船接受光照的一面温度达到121℃,而背向阳光的一侧低温可达到零下157℃,而当飞船运行到地球能阻挡太阳光的一侧时,飞船整体就会下降到零下一百多摄氏度,巨大的温差产生的热胀冷缩效应给飞船材料带来了极大的考验,虽然飞船本身的制作材料很耐受温度变化,但从神舟十三号载人飞船开始,制造者们又给飞船增加了一套“控温外衣”——低吸收-低发射型热控涂层。

这套“外衣”是给飞船在太空中时穿的,也可以称之为“天衣”了,别看它薄,它可以保护飞船减少温度变化的影响,再大温差也不怕,并且十分耐高温。这一“外衣”有隔热涂层,其“低吸收”功能是指涂层材料自身具有较低的光照吸收特性,强光照射在上面后大部分会被反射掉,那么光照带来的热量就不会被飞船吸收了,太阳辐照时飞船的温度也就不会很高了。

而所谓的低发射则是指涂层具有较低的红外发射率,就是飞船本身产生的热量不多也不易向外辐照,我们可以理解为这种涂层可使飞船光照状态下加热少,非光照条件下热量向外辐射少,这样有利于保持飞船内部的恒温,实验发现在外部温差近300摄氏度的条件下,这种涂层可保护飞船内部的温度在18~26℃之间,这是一个非常理想的温度环境,在里面是没什么冷热感觉的,属于体感很舒适的温度范围。

不过,这件能控温的“天衣”主要是应用在飞船的轨道舱和推进舱上,返回舱上的隔热层主要依赖的是蜂窝增强低密度烧蚀材料,其外面还有一层防烧蚀涂层,能抵御飞船返回舱闯入大气层时产生的千余度高温,这是载人飞船在飞行时刻最危险的阶段。虽然按照原先的蜂窝增强低密度烧蚀材料等的防护设计可使飞船内部的温度变化不大,能保证里面宇航员的人身安全,但加了这道新型热控涂层又等于多了一层保险,航天员返回时的人身安全更有保障了。

有的朋友可能还记得神舟十三号飞船返回舱落地后,飞船外观呈现出了烧蚀出的黑色和金黄色,就是因为闯入大气层时产生的炽热等离子气体和金属涂层烧蚀而成的,媒体称这是飞船穿了身“金甲”,其在正常状态下应该是呈现出银白色。

那么这套控温外衣是什么制成的呢?有公开的报道显示它是一种多层隔热组合材料,结构上主要由外面的反射屏和中间的间隔层叠合构成,多层隔热材料各层之间为真空,也可使热传导作用降到最低,利用这种隔热层以及防热材料,再加上上面的“空调系统”进行表层热量分配,使得“神舟”飞船几乎隔绝了与外界环境的热量交换,安全性和舒适性都得到了进一步提升。

参考资料:

《北京日报》6月6日文章《揭秘丨神舟飞船神奇“外衣”,200摄氏度温差保持舱内恒温》

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