霜降,是二十四節氣中的第十八個節氣,秋天的最后一個節氣。斗指戌,太陽黃經達到210°,從這一刻起,我們真切地感受到了深秋的氣息,寒意漸濃,冷空氣南下越來越頻繁。值得一提的是,霜降并非字面上的“降霜”,而是表示氣溫驟降,晝夜溫差日益顯著。在全國范圍內看,霜降的晝夜溫差通常是一年之中最大的。今年的霜降具體時間是10月24日的00點20分39秒。
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風卷清云盡,空天萬里霜,霜降時節秋風凜冽、天空湛藍。你知道嗎?其實遠在太空中的航天員要面對更為極端的溫差環境,位于400km之上的中國空間站,在太陽光直射下,表面溫度可達150℃,背陽面卻低至-100℃以下。這讓人難以想象,航天員是如何在太空中工作和生活的。
為什么航天員在太空中不會感到寒冷?
在這種極端的溫度條件下,航天員必須穿上特制的航天服,這套“外套”可不一般。艙外航天服是航天員執行太空出艙任務時穿著的設備,它有著類似空間站的各項生命維持和保障功能,就像是一臺小型載人航天器。比如比如它具有防輻射、防高低溫、供氧保暖、壓力調整等作用。
我國航天員現在使用的艙外航天服重達130多公斤,包括頭盔、面窗、背包、照明燈、電控臺、氣液組合插座、電臍帶、2根可承力達1噸的安全系繩,里外共六層,可以承受外太空中200多攝氏度溫差的考驗,其制作費高達3000多萬元人民幣。
當航天員完全暴露在外太空環境時,航天服需要高度的反光,而反光效果最好的顏色就是白色。同時,白色反射陽光熱度的能力最好,可以避免航天服內部過熱。其次,由于艙外背景是黑色的,白色在太空中是最好的辨別色。所以,目前所有的艙外航天服都是偏白色的,基于同樣的原因,一般的航天器大多也都選擇淺色涂裝或使用高反射率的貼膜覆蓋。
為什么航天器需要熱保護層?
在返回途中,航天器與大氣層發生劇烈的摩擦,在這個過程中其表面的溫度能夠超過2000攝氏度,所以我們看到的那些黑乎乎的東西,其實是它表面的金屬燃燒之后再冷卻。那么航天器面臨極端溫度的考驗,如何穩定保溫呢?
其實,很多航天器覆蓋了一層金燦燦或者銀閃閃的“外套”,金色尤其耀眼。可以理解為有效抵御熱輻射的“防熱裝甲”,學名叫多層隔熱材料。多層隔熱材料就像是厚厚的多層毯子,主要由反射屏(表層)及間隔物(內層)組成。表層的反射屏可以有效地將以太陽輻射為主的宇宙輻射反射回去,而內層的反射屏可以阻止航天器內部的熱量過多、過快地散逸到真空中,從而起到保溫作用。
智能熱控涂層是近年來廣受關注的新興技術,它可以更靈敏地感應到太空環境溫度,改變航天器的陽光反射率,實現航天器溫度系統的自主控制。當航天器所處的環境溫度與保證航天器正常運行所需的溫度相差較大時,智能熱控涂層能夠提高陽光反射率,加緊耗散航天器多余的熱量。反之,智能熱控涂層也能有效減少航天器熱量散失,幫助航天器的各種儀器和航天員保持適宜的溫度。自動、實時進行自身溫度的調節,盡可能避免被動熱控手段所面臨的遙控指令干預隱患。
通過這些有趣的航天問題,我們不僅了解了航天知識,也領略到了霜降時節的獨特魅力。航天世界充滿著無數未知與奇跡等待著我們去揭示,航天出夢想,英雄出少年,在這個秋日里少年航天局和你共同仰望星空,勇敢踏上探索之旅!
來源: 少年航天局