控溫“戰(zhàn)甲”護(hù)神舟
光明日報記者 張蕾 光明日報通訊員 平托 付楊
從神舟十三號載人飛船起,我國航天員要實(shí)現(xiàn)常態(tài)化長周期在軌駐留。為了保證任務(wù)進(jìn)度與航天員安全,作為神舟系列飛船的抓總研制單位,中國航天科技集團(tuán)有限公司第五研究院(以下簡稱“航天科技集團(tuán)五院”)開展了大量技術(shù)攻關(guān),突破了長周期大溫差下的艙體溫度控制等難題。
在空間站建造階段,由于神舟飛船徑向?qū)拥哪J脚c空間站組合體飛行任務(wù)的姿態(tài)特點(diǎn),飛船會被其他艙體持續(xù)遮擋,從而長時間處于太陽無法照射的極低溫度環(huán)境,最低溫度甚至?xí)黄屏阆?00攝氏度。同理,當(dāng)空間站組合體處于某些構(gòu)型時,飛船的局部區(qū)域又會持續(xù)受到太陽輻照,最高溫度可以超過零上100攝氏度。上述外部極端高低溫環(huán)境,給航天員的健康和飛船設(shè)備的正常工作帶來嚴(yán)峻考驗(yàn)。
針對控溫難題,來自航天科技集團(tuán)五院的飛船設(shè)計師利用“宇宙空間以熱輻射為主要熱量傳導(dǎo)方式”的特點(diǎn),突破了飛船外表面熱控涂層光熱性能選擇性設(shè)計與調(diào)控、熱控材料空間穩(wěn)定性設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù),為空間站建造階段的神舟飛船家族設(shè)計并研制出一款神奇的控溫“戰(zhàn)甲”——低吸收—低發(fā)射型熱控涂層?!捌渲?,低吸收就是涂層材料自身具有較低的太陽光吸收特性,可有效減弱太陽輻照導(dǎo)致的溫度升高;低發(fā)射則是涂層具有較低的紅外發(fā)射率,可有效阻隔飛船內(nèi)部向外部深冷環(huán)境的輻射漏熱,避免艙內(nèi)溫度不斷降低。”飛船設(shè)計師介紹,根據(jù)飛船的結(jié)構(gòu)、功率及空間熱環(huán)境特性,對吸收及發(fā)射性能進(jìn)行特定設(shè)計,最終打造了在長期極端高低溫外部環(huán)境下飛船艙內(nèi)依然處于適宜溫度的控溫“戰(zhàn)甲”。
在神舟十三號載人飛船執(zhí)行任務(wù)的6個月內(nèi),航天科技集團(tuán)五院的科研團(tuán)隊(duì)不斷監(jiān)測在軌溫度,獲取了飛船艙內(nèi)外的溫度數(shù)據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在超過200攝氏度的大溫差與長期低溫以及強(qiáng)輻射的空間環(huán)境中,飛船的艙內(nèi)環(huán)境溫度始終控制在18~26攝氏度,為航天員營造了舒適的溫度環(huán)境,新型控溫“戰(zhàn)甲”經(jīng)受住了長達(dá)半年的在軌考驗(yàn)。
大家還記得4月16日神舟十三號返回艙穩(wěn)穩(wěn)落地時身披“金甲”的樣子嗎?那正是神舟飛船新型熱控涂層返回地球時,與大氣層高速摩擦氧化燒蝕后的樣子。雖然為了完成自己的使命,新型熱控涂層已不再完整,但是在它的護(hù)佑下,神舟十三號乘組開創(chuàng)了中國航天員在軌最長時間的紀(jì)錄。
“十三、十四接續(xù)行,一生一世護(hù)飛天?!爆F(xiàn)在,神舟十四號載人飛船再次身披新型熱控涂層“戰(zhàn)甲”,繼續(xù)呵護(hù)航天員冷暖,守護(hù)航天員安全。
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