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這次穿了套“天衣”上天,高溫低溫都不怕

神舟十四號飛船已經於6月5日下午對接我國空間站,乘組三名航天員也已在當天晚間進入空間站中,如今已正常開展工作。神舟十四號是我國空間站建設和運營階段的第3次載人飛行任務,是我國載人航天方面的第23次發射,也是神舟系列飛船第9次執行載人航天任務,從神舟一號到神舟十四號,該飛船其實也是在不斷地進化中,比如神舟十四號這次的飛行就穿了一套它的“前輩”所沒有的“衣服”(神舟十三號除外),可保證在外部高溫和低溫狀態下內部的溫度不變。

這次穿了套“天衣”上天,高溫低溫都不怕

從神舟十三號開始,飛船及其乘組的飛行任務都要在太空中駐守半年時間,那麼神舟飛船就需要在這半年中長時間地曝光於強烈的太陽光和宇宙射線之下,強光會使得飛船接受光照的一面溫度達到121℃,而背向陽光的一側低溫可達到零下157℃,而當飛船執行到地球能阻擋太陽光的一側時,飛船整體就會下降到零下一百多攝氏度,巨大的溫差產生的熱脹冷縮效應給飛船材料帶來了極大的考驗,雖然飛船本身的製作材料很耐受溫度變化,但從神舟十三號載人飛船開始,製造者們又給飛船增加了一套“控溫外衣”——低吸收-低發射型熱控塗層。

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這套“外衣”是給飛船在太空中時穿的,也可以稱之為“天衣”了,別看它薄,它可以保護飛船減少溫度變化的影響,再大溫差也不怕,並且十分耐高溫。這一“外衣”有隔熱塗層,其“低吸收”功能是指塗層材料自身具有較低的光照吸收特性,強光照射在上面後大部分會被反射掉,那麼光照帶來的熱量就不會被飛船吸收了,太陽輻照時飛船的溫度也就不會很高了。

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而所謂的低發射則是指塗層具有較低的紅外發射率,就是飛船本身產生的熱量不多也不易向外輻照,我們可以理解為這種塗層可使飛船光照狀態下加熱少,非光照條件下熱量向外輻射少,這樣有利於保持飛船內部的恆溫,實驗發現在外部溫差近300攝氏度的條件下,這種塗層可保護飛船內部的溫度在18~26℃之間,這是一個非常理想的溫度環境,在裡面是沒什麼冷熱感覺的,屬於體感很舒適的溫度範圍。

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不過,這件能控溫的“天衣”主要是應用在飛船的軌道艙和推進艙上,返回艙上的隔熱層主要依賴的是蜂窩增強低密度燒蝕材料,其外面還有一層防燒蝕塗層,能抵禦飛船返回艙闖入大氣層時產生的千餘度高溫,這是載人飛船在飛行時刻最危險的階段。雖然按照原先的蜂窩增強低密度燒蝕材料等的防護設計可使飛船內部的溫度變化不大,能保證裡面宇航員的人身安全,但加了這道新型熱控塗層又等於多了一層保險,航天員返回時的人身安全更有保障了。

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有的朋友可能還記得神舟十三號飛船返回艙落地後,飛船外觀呈現出了燒蝕出的黑色和金黃色,就是因為闖入大氣層時產生的熾熱等離子氣體和金屬塗層燒蝕而成的,媒體稱這是飛船穿了身“金甲”,其在正常狀態下應該是呈現出銀白色。

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那麼這套控溫外衣是什麼製成的呢?有公開的報道顯示它是一種多層隔熱組合材料,結構上主要由外面的反射屏和中間的間隔層疊合構成,多層隔熱材料各層之間為真空,也可使熱傳導作用降到最低,利用這種隔熱層以及防熱材料,再加上上面的“空調系統”進行表層熱量分配,使得“神舟”飛船幾乎隔絕了與外界環境的熱量交換,安全性和舒適性都得到了進一步提升。

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