入春以來

北京天氣忽冷忽熱

大家是否也是在羽絨服和小短袖之間來回切換

每天為穿什么而糾結呢？

最近，小編發現有這么一件“衣服”，

能夠一勞永逸地解決溫度變化問題，

想不想擁有一件？

 

400℃的溫差又如何？

這件衣服其實是穿在飛船身上的“保溫衣”，有了它，對抗400℃的溫差都不是事。

飛船在軌飛行的過程中，受到日照等環境因素的影響，會遭遇巨大的外部溫差變化，由于飛船軌道艙和推進艙的外殼均為金屬材料，這種金屬材料的導熱性能是非常好的，如果直接裸露在外的話，其殼溫會隨著環境溫度的改變在－200～200℃之間劇烈變化，簡直是冰火兩重天。

正在受日光照射的神舟飛船

如果不采取措施，飛船內部溫度也會隨著殼溫的改變發生變化。我們知道飛船里面裝有各種實驗儀器和設備，如果是載人飛船，還必須考慮有執行任務的航天員在艙內，這種溫度的改變，顯然不是他們所能夠承受的。

航天員楊利偉在神舟五號飛船中

為了解決這個問題，科研工作者給飛船穿上了“保溫衣”，“保溫衣”由多層隔熱材料制成。材料的導熱性能可以用當量導熱系數來表征，比如，建筑中常用的保溫磚的當量導熱系數一般為0.2～1.2W/（m·℃）。理論上，當量導熱系數越低，材料的隔熱效果越好。多層隔熱材料的當量導熱系數能達到10-5W/（m·℃）的量級，也就是說，穿上這件“保溫衣”，就能在很大程度上減少飛船與外部環境的熱傳遞了。

科研人員正在為航天器的后蓋和隔熱板上縫合隔熱材料

怎么樣，這件“衣服”是不是很誘人，如果能夠擁有一件這樣材質的衣服，溫度從此就不能限制我們的腳步了，想要去夏威夷，還是南北極，穿上它說走就走。

太空版“金縷衣”？

“保溫衣”由多層隔熱材料制成，正如材料的名稱一樣，這種材料是由多層反射屏和間隔層疊合在一起的組合材料。而令人不可思議的是，多層隔熱材料的組成材料中居然有金、銀和絲綢。

多層隔熱材料的反射屏一般采用雙面鍍鋁、銀或金的聚酰亞胺薄膜或滌綸薄膜，其表面輻射率一般為0.02～0.04（表面輻射率是指物體表面輻射熱量能力的系數，其值在0和1之間，其值越小，表明該表面輻射熱量的能力越低）。間隔材料多用質地疏松的纖維紙或織物（絲綢、尼龍紗、滌綸紗等）制成。這件“保溫衣”由這么多名貴的材料制成，真是堪比金縷衣了。此外，多層隔熱材料的層數可以根據需要進行選擇，各層之間為真空，其隔熱效果與隔熱屏的層數及表面輻射率有關，隔熱屏層數越多，表面輻射率越低，其隔熱效果越好。

多層隔熱材料組成結構示意圖

小編曾經以為唐詩中描寫的金縷衣只存在于歷史和電視劇中，沒想到飛船的這件“保溫衣”也堪比金縷衣，不難想象，這件“保溫衣”一定價值不菲。

原來是個高定的暖水瓶！

“保溫衣”的組成材料是不是有點高大上，但它的隔熱原理可是很接地氣呢，竟和暖水瓶一樣？！多層隔熱材料和暖水瓶都利用了真空隔熱保溫的原理。

以暖水瓶為例，暖瓶為兩層結構，反射屏為鍍銀的玻璃，中間抽成了真空。而如果暖水瓶不能保溫，其原因大都是因為瓶底封閉的抽氣孔破了，玻璃夾層中進入了空氣。同樣的，對多層隔熱材料來說，真空也是它具有隔熱效果的必要條件之一。不一樣的是，暖水瓶的抽氣孔易碎，因而要注意保存。多層隔熱材料卻沒有這么脆弱，科研工作者還故意在多層隔熱材料上打上很多小孔，這又是為了什么呢？

其實這是因為，太空中為真空環境，飛船在軌運行中由于受到壓強的作用，多層隔熱材料內部的空氣就會自動擴散到太空中，其內部自然也就形成真空了，這樣是比較經濟、安全的選擇。

太空中為真空環境

給飛船穿上“保溫衣”后，飛船內部溫度就不會遭遇冰火兩重天的變化了，但“保溫衣”在杜絕飛船外部溫度影響的同時，也使得飛船內部多余的熱量無法通過艙壁散發出去，這是很大的安全隱患。為了解決這一問題，科研工作者們為飛船配備了“專用空調”，在航天器熱控制領域，空調系統的專業名稱是主動流體回路系統。

在軌飛行的神舟飛船

飛船的流體回路由外循環回路和內循環回路兩部分組成，通過內外循環回路的連續工作，就能使艙內外吸收和散熱達到平衡，滿足航天員、儀器設備與結構部件對溫度的要求。

“保溫衣”和“空調”協同工作，飛船的保溫和散熱問題就都迎刃而解了，飛船可以放心地開始飛天之旅了，如此，才算完美！

怎么樣，這件能夠一勞永逸地解決溫度變化問題的“衣服”有吸引到你嗎？如果有這種材質的衣服，有沒有想迫不及待擁有的沖動呢？希望科研工作者們能早日研發出來，小編已經望眼欲穿啦！

 

參考文獻/《中國載人航天科普叢書·巡天神舟》

文/賈冰玉

編輯/楊斯爽、賈冰玉

審校/楊潔


穿越冰天火海，飛船沒有這件“保溫衣”可不行

圖文簡介

入春以來，北京天氣忽冷忽熱，大家是否也是在羽絨服和小短袖之間來回切換，每天為穿什么而糾結呢？最近，小編發現有這么一件“衣服”，能夠一勞永逸地解決溫度變化問題，想不想擁有一件？