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天问一号在奔火路上如何“冷暖自知”?

 作者:付毅飞 来源:科技日报 发布时间:2021/2/12 9:22:07 字体大小:

经过202天星际航行后,天问一号火星探测器成功实施近火制动,顺利抵达火星轨道。

这一路上,它是怎样做到“冷暖自知”,保持稳定体温舒适飞行的?来自365体育投注:航天科技集团五院总体设计部的天问一号热控设计师揭晓了答案。

热控涂层既防中暑又防冻伤

记者从五院了解到,天问一号从地球出发时,与太阳的距离较近,所受的太阳辐照强度约为1367瓦/平方米。随着它向火星高速飞行,太阳辐照强度逐渐下降,在抵达火星附近时仅有500瓦/平方米左右。

“外热流能量差异将近3倍,给着陆巡视器热控带来很大难题。”天问一号着陆巡视器热控分系统主任设计师向艳超介绍说,“对此我们通过控制着陆巡视器表面热控涂层的热辐射特性,尽量降低在近地段大外热流条件下的整器温度。”

一眼看上去,着陆巡视器表面的热控涂层就像一层普通的银白色漆,但别小看它,这是一种低吸收、低发射的新型热控涂层,其低吸收特性可以使着陆巡视器对太阳能量的吸收变少,防止高温;而低发射特性则可以确保着陆巡视器自身热量向外发射的很少,可以在寒冷的时候保温。

当天问一号在奔火途中面对高温、严寒“冰火两重天”时,热控涂层能让它在热的时候降温,冷的时候保暖,既防中暑又防冻伤,始终保持相对稳定的温度。

精细化设计主动控温

除了热控涂层这件“外衣”,天问一号还具备主动控温的本领。

据五院热控团队青年设计师郑凯介绍,在火星附近的冷环境里,天问一号可通过对着陆巡视器内部的关键部位,比如推进系统、电池等,进行电加热主动控温,来保证设备温度满足指标要求。

不过,天问一号在部分时段,能量特别紧张,比如在火星捕获阶段等。针对这种情况,热控团队采取精细化设计,使它能提高主动控温效率,采用峰值功率控制措施,通过临时断开大热容设备加热回路,在需要的时候起到对整器功率削峰的作用,以此保证峰值功率不超过阈值要求,实现既能保证设备温度要求,又能兼顾整器能源的约束。

“比如对于具有大量储存热量功效的贮箱等设备,我们让热控加热回路在需要的时候主动断电,减少高峰期能量的占用,从而保证整器能源的供给。”郑凯说。

信源地址:/html/shownews.aspx          
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