揭開人造衛星的“外衣”

人人都有這樣的體會：夏天穿單薄、淺色的衣服最好，冬天以厚實、深色的著裝為佳。這是日常生活中保持體溫常見的一個例子。

其實，一切幸存下來的生物，動物也好，植物也罷，都是由于它們有隨季節變化的適應能力，才能在地球上得以繁衍。

可是，你知道嗎?就連那些自由馳騁的人造衛星，也需要控制自己的“體溫”。人造衛星上攜帶著各式各樣的電子儀器、飛行儀表和運動部件，它們大都“嬌生慣養”，有的只能在溫室里“長大”，有的卻喜歡在低溫下工作。為了確保人造衛星正常運轉，必須對它的“體溫”進行調節和控制，這就是人造衛星的溫控技術。

特殊的“外衣”

由于人造衛星所處的環境基本不存在大氣的對流作用，所以，在面向太陽的一面，人造衛星溫度可以高達100℃-200℃，而背著太陽的一面卻低達-100℃～-200℃。

在溫度低至-269℃的深空區域，物體自身的熱量一旦消散，就休想恢復，只能任由“體溫”一直降下去，科學家把這種現象就叫“熱沉”效應。為了使人造衛星保持一定的“體溫”，人們通常要給它穿上一件特制的“衣服”。

衛星的“制服”既不是棉的，也不是毛的，而是用鍍有金屬的塑料薄膜制成的。說來也很簡單，只要把這種薄膜附著在衛星表面上，就能使星體與空間環境隔離開，衛星的“體溫”就不致于隨外界環境的變化而變化，這就是“隔熱”技術。

為了提高隔熱效果，一般都采用多層隔熱方法：在層與層之間用柔軟的棉紙或化學纖維充填，一層薄膜、一層隔離物地疊置起來就構成了“多層隔熱材料”。隔層越多，隔熱效果越好，但隔層愈多，材料也就愈重。因此，選擇適當的隔熱層層數也很重要。

美國發射的第一顆小型天文衛星的“外套”，就是用多層隔熱材料制成的。每層薄膜厚0.0063毫米，是一個雙面鍍鋁的聚酯薄膜，共20層；隔離物采用玻璃纖維濾紙，每層厚0.05毫米，共19層。事實證明：人造衛星穿上這種“衣服”以后，不論是高熱還是低溫，它都能對付。

當然，對于衛星來說，也不是非穿“衣服”不可的。

如果把衛星的外表面按一定的要求處理一下，比如拋光、氧化或噴漆，同樣能起到良好的隔熱保溫作用。以鋁板為例，經過陽極氧化處理后，鋁板就能獲得很高的反射太陽光的能力。即使在太陽光的強烈照射下，表面溫度也不會超過30℃。

“百葉窗”派上大用場

值得注意的是，當人造衛星內部所有儀器設備都處于工作狀態時，一方面要消耗電能，另一方面又要不斷地向外輻射一定的熱能。衛星穿的“衣服”隔熱效果太好，內部溫度就會越來越高；如果溫度上升過高，就會導致電子設備工作失靈。

如何解決這個問題呢?工程技術人員從人體的汗腺功能得到啟示。

他們想到，如果在衛星的外殼上打開幾個窗口，每個窗口再安上若干個葉片，當人造衛星內部溫度達到一定數值時，葉片就自動打開，把熱量散發出去；反之，葉片就自動關閉，不讓熱量繼續“外逃”。這樣就可以調節人造衛星內部的溫度了。

美國發射的第6號和第7號應用技術衛星就是采用這種方法調節溫度的。在衛星觀察艙的兩個側面各有一個百葉窗，通過葉片的開啟和關閉，觀察艙內的溫度可以控制在5℃-35℃范圍內，基本滿足了儀器設備的工作要求。

人造衛星的溫度控制除了進行整星溫控，還可以采用局部溫控方法。有些儀器對溫度環境的要求極為苛刻，在這種情況下，可以增設“溫控艙”，把這一類儀器置于溫控艙內，采用局部溫控的方法來控制溫度。

“熱管”大顯身手

人造衛星不管個頭多大，它們都是“五臟俱全”。里面的儀器設備耗電量有大有小，所產生的熱量也就有多有少。能不能使生熱多的儀器盡快地把熱量散發出去，并拿去直接補充給那些熱量尚嫌不足的儀器呢?能!“熱管”就可以完成熱量“搬家”的任務。

熱管，就是一種導熱能力很強的管子。

物質不同，導熱性能不盡相同，有的快，有的慢。但是，誰傳送熱量的本領最大、運送熱量的速度最快呢?人們想到了“蒸汽”。

如果在與發熱儀器連接的金屬管子的一端放上幾滴水，另一端與低溫物體相連，那么，水就會很快地揮發，產生的蒸汽便向冷的一端移動。蒸汽遇冷后放出熱量，同時又凝聚成水。在這里，蒸汽確實起到了給熱量“搬家”的特殊作用。為了恢復熱管的“活力”，就需要把冷端凝聚起來的水再送到熱端去。這一重任誰能承當呢?“毛細現象”站出來幫忙了。

熱管的內壁都刻有一定粗細的溝槽。冷端的水在表面張力的推動下，沿著這些溝槽源源不斷地從此端“流”向彼端，而蒸汽又不斷地從熱端“跑”向冷端，使得管中的水循環不止。為了提高蒸汽“搬運”熱量的效率，要求熱管兩端與儀器接觸良好，并有一定大小的接觸面積。

第一個采用熱管技術的人造衛星是“測地衛星2號”。

這是一顆采用重力梯度力矩方式穩定姿態的衛星。衛星的兩個側面分別裝有一個應答機。如果一側的應答機對著太陽，溫度會上升很快，而另一側的應答機卻處在低溫環境。為了使兩個應答機都能正常工作，“測地衛星2號”在兩個應答機之間連接了兩根直徑各為25.4毫米的熱管，工作液體是氟里昂。由于熱管的作用，兩個應答機的溫差大大減小，從而穩定它們的工作狀態。

宇航員如何生存?

溫度控制對于載人飛船來說就更重要了。

人在飛船里生活。需要有一個不太熱又不太冷的環境。一般說來，飛船上都專門設有一個供宇航員生活的“密封艙”，這個艙內的大氣壓力必須適中，氧氣必須充足，溫度必須適宜。

如何保證“密封艙”的溫度始終適宜呢?

給它也穿上一件“隔熱”的外衣吧，散熱問題解決不了；安裝百葉窗就更不行了，因為葉片一打開，就會使艙內的氣體迅速逸出，從而破壞艙內的大氣成份，這會直接威脅到宇航員的生命安全。密封艙的溫度控制必須另想辦法。

氣體循環法和液體循環法是密封艙常用的兩種溫控方法。

在密封艙內壁上安裝一定數量的熱輻射器，艙內溫度一升高，就讓敏感器接通電源，小電風扇跟著轉動起來，從而驅使艙內的空氣流動，熱量通過熱輻射器或散熱器自動排出；艙內溫度下降到一定程度，敏感器再自動切斷電源，小電風扇停止轉動，艙內空氣停止循環對流，熱量不再向外散失。這就是氣體循環法。

液體循環法需要管路，還需要吸熱器、散熱器和驅動泵等設備，其原理跟冬天使用的水暖設備極為相似。現在啟用的航天飛機也是用液體循環法調節和控制溫度的。

最近一個時期，不少報紙雜志相繼介紹了太空城市。一提起太空城市，人們總是津津樂道，興趣盎然。

也許有人要問，可以居住上萬人甚至十多萬人的太空城市又是如何進行溫度控制的呢?這是一個特別誘人的問題。能否依靠“市”內的人造生態平衡系統和散熱系統直接提供一個舒適的溫度環境，這正是一些科學家們精心考慮和鉆研的課題之一。

隨著空間科學的發展。這個問題一定會很快提上議程。