航天器 “防曬”攻略

        時值盛夏，烈日灼人，防曬霜、防曬衣等成為出行必備品，來抵御陽光的灼熱和紫外線的侵害。想到我們遠在太空的新朋友，天和核心艙，它如何防曬呢？本文將帶您了解航天器的兩種防曬措施：“防曬霜”和“防曬衣”。

“防曬霜”

       航天器外表面最常用的熱控涂層為散熱白漆，白漆通過噴涂或涂抹的方式涂覆在航天器外表面，就像人體涂抹一層防曬霜一樣，事實上，散熱白漆與人體物理性防曬霜的主要成分相同，均為氧化鋅。氧化鋅是一種白色半導體材料，其白色的特性及片狀的微觀結構，將陽光最大程度的反射出去，減少可見光的加熱及紫外照射。

       散熱白漆的太陽吸收率為0.1~0.19，可使航天器在被陽光照射時，減少太陽熱流的吸收；紅外發射率為0.86~0.93，可對太空冷黑環境進行輻射散熱。散熱白漆低吸高發的特性，使之成為航天器對外重要的散熱涂層，用于輻射器和需要散熱的艙外設備。

       需要注意的是，由于紫外輻照的影響，白漆會有一定程度的退化，即隨太陽照射時間的延長，白漆的太陽吸收率會有所升高，其中有機白漆的抗紫外輻照性能較差，一般用于壽命較短的航天器；無機白漆的抗紫外輻照性能好，穩定性高，一般用于長壽命航天器。

“防曬衣”

       航天器外表覆蓋了大面積的多層隔熱組件，好似穿了一件防曬衣。這件厚厚的防曬衣可以抵御陽光，防止航天器由于接受太陽熱流而引起高溫；同時它還具有保溫功能，在背光區域，減少航天器對外輻射散熱，防止漏熱。多層隔熱組件的“防曬”和保溫功能，可以降低太空復雜外熱流環境對航天器的影響，使航天器在軌運行期間，穩定在適宜的溫度范圍內。

        多層隔熱組件主要是通過降低輻射換熱來進行隔熱，因此隔熱單元材料通常由低發射率的反射屏（例如單面或雙面鍍鋁聚酰亞胺膜、鋁箔）和低導熱率的間隔物（例如的確良網、尼龍網）交替疊合組成，利用屏面的層層反射，對輻射熱流形成很高的熱阻，在真空條件下具有極好的隔熱性能，其當量導熱系數可低至10-5W/（m*K）。由于材料很輕，多層隔熱組件成為航天熱控最基本的熱控手段之一。

多層隔熱組件由內包覆層、5~30層隔熱單元、外包覆層三部分組成。內包覆層一般為鍍鋁或鍍金聚酰亞胺膜；每層隔熱單元由一層反射屏和一層間隔物組成，根據隔熱需求，可選擇5、10、15、20、30層；外包覆層根據防護需求可選擇鍍鋁聚酰亞胺薄膜或“Beta”織物，例如天和核心艙艙壁的多層隔熱組件最外層選用了抵抗低軌環境原子氧侵蝕的白色防原子氧布。

       多層隔熱組件的制作如同制作一件衣服，需要先將各層面料順序疊放，按照所需形狀進行裁剪，再用縫紉機縫制成預制品，最后用尼龍搭扣或固定柱固定在設備表面上，是航天器名副其實的“防曬衣”。

“遮陽傘”

       如果有淘氣網友問，航天器有遮陽傘嗎？答案是，有過。

       1973年美國首個空間站天空實驗室發射升空，由于設計失誤，防護罩在升空過程中撕開，工作站壁面被太陽直射，溫度迅速上升，工程師預測內部溫度可達77℃。經過緊急論證，航天中心先后派出兩批航天員，分別為工作站支起了遮陽傘（材料為尼龍織物、聚酯薄膜和鋁）和遮陽簾（外部噴涂熱控保護涂層），工作站的溫度恢復至舒適范圍內，順利完成了后續的試驗和工作。此次精彩絕倫的太空搶修勝過科幻大片，讀者可自行百度。

       除本文介紹的幾項措施之外，航天器外表面上還有很多其他高大上的熱控產品，例如神奇的“魔鏡”二次表面鏡和電化學涂層等，在此不展開討論。

       最后衷心的祝福祖國的航天事業蓬勃發展，致敬每一位航天人。

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