如果太空中极冷,为什么卫星和空间站没有结冰呢?科学告诉你原因

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因为说太空极冷是不准确。

太空是一个不灭的散热器,这意味着可以在不加热的情况下给它提供能量,但它也是一个极好的绝缘体(真空),这意味着只能通过发射红外线来散热,这是一个缓慢的过程。

图解:国际空间站,发现号航天飞机摄于2011年3月7日

以地球与太阳之间的关系为例,面对太阳的一面为地球上大多数生物、环境提供生存的温度,然后被遮蔽的那一面将在太空中放射出越来越多的能量,而物体的平均温度将稳定在接近水的冰点的某个地方(这就是我们在这里的原因)。

所以对于金星轨道和小行星带之间的大多数飞船操作,真正令人担忧的是在面对太阳时的过热。宇宙飞船可以通过反射隔热处理,甚至有时旋转内部温度。下一个问题是解决宇宙飞船设备产生的热量(或者宇航员)。这通常需要散热器,它通常非常大并涂上浅色以防止在阳光下过热。在某些情况下(如宇航服),通常用水冰升华器排除热量,而不是大型散热器。

现在问题就清晰了:当离太阳较远,重点就是保持温暖(用放射性核素热电发电机来驱动加热器)而离太阳较近,重点则是保持凉爽(一个离太阳近的探测器藏至少需要在一个反光的帐篷后面躲几个月)。

如果太空冻结了,为什么卫星和国际空间站不冻结呢?

将温度保持在工作范围内确实是国际空间站和其他卫星的主要关注点。

正如其他答案所指出的那样,由于太阳和电子设备产生的热量而变得太热与变得太冷,这的确是个问题。

保持理想温度的方法有很多:

采用多层绝缘材料(MLI)使用主动冷却系统使用加热器没有上述措施,电子设备可能“冻结”,甚至结构可能扭曲或失效(成功故事:国际空间站纵梁挑战)。

在国际空间站(宇航员所在的地方)的加压模块内,主要问题是来自所有计算机和其他电子设备的热量过多。多余的热量需要被外部主动热控制系统抽走。

图解:俄罗斯的火星-500建筑的三维规划,是基于地面的试验以补充基于国际空间站的试验 - 用于准备一个载人火星任务。

对于位于桁架上的国际空间站设备来说,冻结是一个潜在的问题,包括机械臂、电池和电源转换器,以及所有的外部实验。因此,所有这些设备都配有加热器。没有加热器的外部设备是无法使用的。

由于太空中没有空气,所有的加热和冷却都是通过辐射进行的。这是一个相当缓慢的过程,特别是当它是间歇性的(即冷却是周期间隙的,当在阴影时加热,而在阳光直射时冷却)。我曾见过为无动力设备设置的“热钟”,这种设备要持续许多天的工作。

图解:国际空间站(ISS)处于巴西北部之时观察到的地球样貌的照片。

“热钟”是无动力设备避免“冻结”的时间,考虑了给定轨道位置(角度)、设备在国际空间站上的位置以及设备本身的热容的情况。“热钟”是在机器人或EVA安装或移动外部设备时计算出来的,同时也限定了这些操作所需的时间。

相关知识

国际空间站是一个在近地轨道上运行的科研设施,是人类历史上第九个载人的空间站。空间站的主要功能是作为在微重力环境下的研究实验室,研究领域包括生物学、物理学、天文学、地理学、气象学等,当前由六个国家或地区合作运转,包括美国国家航空航天局、俄罗斯联邦航天局、日本宇宙航空研究开发机构、加拿大航天局、巴西航天局和欧洲空间局。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3.quora

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