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设计师谈嫦娥二号卫星如何应对高温大“烤”

2010年10月01日20:25中国新闻网我要评论(0)
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中新网10月1日电 嫦娥二号绕月探测卫星10月1日在西昌卫星发射中心发射升空。中国卫星专家透露,嫦娥一号卫星在完成既定任务后,又做了多项额外的技术验证和科学试验。其中很重要的一项就是验证月球100公里轨道的热环境。

“在验证中,我们证实,和200公里轨道相比,100公里轨道上的热流增加了20%~30%。嫦娥一号卫星在100公里轨道上短期运行后温度升高了15度左右。”嫦娥二号卫星总设计师黄江川介绍。

因此,嫦娥二号卫星的100公里轨道“工作环境”将面临100℃左右的高温。为了应对如此高温的大“烤”,技术人员采取了多个方面的有效措施。

重新设计热控系统

月表的热量主要来自太阳光。但是,由于月表具有很强的反射性,所以嫦娥二号卫星实际上面临太阳的炙烤和月表反射光的强烈照射。这也是100公里轨道处温度高达100℃的主要原因。另外,月球上没有空气等作为热传导的介质,因此卫星上受到光线照射的部分温度会很高,而没有光线照射的地方会在零度以下,卫星的两面可能相差300多度。

对于卫星内部元器件来说,0~20℃的温度是最理想的工作温度。

那么如何在卫星处于高温区的时候把星内温度降下来呢?为了解决这个问题,卫星技术人员重新设计了热控系统,对卫星舱内的热交换系统进行了重新设计和布局,卫星受到照射的部分和没有受到照射的部分之间能够迅速实现热交换,从而使其不至于高者过高、低者过低,而是维持一种平衡的状态。

金银外衣犹如空调

我们大部分人都在电视或者照片上见过卫星表面金光闪闪和银光闪闪的发亮的东西,这些就是我们精心为嫦娥卫星织的嫁衣。金光闪闪的衣服有着非常好的隔热作用,不仅能够防止卫星热量散失,而且可以阻止外部的热量进入卫星内部;而银光闪闪的衣服有着非常好散热作用,能够将卫星内部产生的废热及时的排散到外界空间中。

“正是这些金光闪闪和银光闪闪的衣服组成了一个天然的空调系统,使嫦娥二号卫星能够在100℃高温环境中舒服地生活和工作。”卫星热控系统主任设计师向艳超说。

向艳超介绍,嫦娥二号卫星表面的金光闪闪的衣服,是一层层比羽毛还轻的膜状物和网状物间隔拼叠而成,共有15层。采用这种方式制成的衣服在真空环境条件下具有很强的隔热效果,能够阻值卫星的热量散热,起到保温作用,其保温效果足以和热水瓶瓶胆的保温效果相媲美。

嫦娥二号卫星表面的银光闪闪的衣服,是一层类似镜子一样的膜,它具有很强的反射能力,能够将太阳光的85%左右的反射掉;同时它还具有较强的散热能力。因此如果卫星舱内温度过高的时候,这次银光闪闪的衣服就可以把热量排散发掉。

穿上经过热控设计师们精心设计和工人师傅们细心制作的空调般的嫁衣,我们的嫦娥二号卫星就能够在月球严酷的环境中自由飞翔,“幸福生活”。

更加灵活的太阳翼

太阳翼是最直接接触外部环境的卫星部件。

一般情况下,卫星的太阳翼会通过太阳敏感器对太阳位置的感应而由驱动机构自动调整至与太阳光垂直的角度,它总是保持太阳光线能够直射到太阳翼上。工作状态的卫星基本上都是靠太阳翼来供电的。

“但是,嫦娥二号卫星处在高温环境中,太阳光的持续直射,可能造成帆板温度过高而失效。”卫星GNC系统主任设计师戴居峰说,国外已经有探月卫星因为太阳翼失效而导致整星失踪。

为了使嫦娥二号卫星的太阳翼帆板在高温环境中保持良好的工作状态,技术人员采用多种方法来保护帆板。

首先是避开太阳直射,设计人员设计太阳翼的时候使其和太阳成30°夹角,而不是直接垂直于太阳光线,这样温度就会大大降低。

另外,嫦娥二号卫星上的太阳翼帆板可以进行任意角度的旋转,以达到最佳的保护效果。星上有一套软件系统,在温度达到一定的高度时,软件可以支持卫星让帆板停转,这时太阳翼帆板会停留在和太阳光呈60°的夹角的地方,帆板温度就会降下来。(陈全育)

[责任编辑:fundyhe]
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