中国航天科普微信公众号 2019-05-27
入春以来
北京天气忽冷忽热
大家是否也是在羽绒服和小短袖之间来回切换
每天为穿什么而纠结呢？
最近，小编发现有这么一件“衣服”，
能够一劳永逸地解决温度变化问题，
想不想拥有一件？
400℃的温差又如何？
这件衣服其实是穿在飞船身上的“保温衣”，有了它，对抗400℃的温差都不是事。
飞船在轨飞行的过程中，受到日照等环境因素的影响，会遭遇巨大的外部温差变化，由于飞船轨道舱和推进舱的外壳均为金属材料，这种金属材料的导热性能是非常好的，如果直接裸露在外的话，其壳温会随着环境温度的改变在－200～200℃之间剧烈变化，简直是冰火两重天。
正在受日光照射的神舟飞船
如果不采取措施，飞船内部温度也会随着壳温的改变发生变化。我们知道飞船里面装有各种实验仪器和设备，如果是载人飞船，还必须考虑有执行任务的航天员在舱内，这种温度的改变，显然不是他们所能够承受的。
航天员杨利伟在神舟五号飞船中
为了解决这个问题，科研工作者给飞船穿上了“保温衣”，“保温衣”由多层隔热材料制成。材料的导热性能可以用当量导热系数来表征，比如，建筑中常用的保温砖的当量导热系数一般为0.2～1.2W/（m·℃）。理论上，当量导热系数越低，材料的隔热效果越好。多层隔热材料的当量导热系数能达到10-5W/（m·℃）的量级，也就是说，穿上这件“保温衣”，就能在很大程度上减少飞船与外部环境的热传递了。
科研人员正在为航天器的后盖和隔热板上缝合隔热材料
怎么样，这件“衣服”是不是很诱人，如果能够拥有一件这样材质的衣服，温度从此就不能限制我们的脚步了，想要去夏威夷，还是南北极，穿上它说走就走。
太空版“金缕衣”？
“保温衣”由多层隔热材料制成，正如材料的名称一样，这种材料是由多层反射屏和间隔层叠合在一起的组合材料。而令人不可思议的是，多层隔热材料的组成材料中居然有金、银和丝绸。
多层隔热材料的反射屏一般采用双面镀铝、银或金的聚酰亚胺薄膜或涤纶薄膜，其表面辐射率一般为0.02～0.04（表面辐射率是指物体表面辐射热量能力的系数，其值在0和1之间，其值越小，表明该表面辐射热量的能力越低）。间隔材料多用质地疏松的纤维纸或织物（丝绸、尼龙纱、涤纶纱等）制成。这件“保温衣”由这么多名贵的材料制成，真是堪比金缕衣了。此外，多层隔热材料的层数可以根据需要进行选择，各层之间为真空，其隔热效果与隔热屏的层数及表面辐射率有关，隔热屏层数越多，表面辐射率越低，其隔热效果越好。
多层隔热材料组成结构示意图
小编曾经以为唐诗中描写的金缕衣只存在于历史和电视剧中，没想到飞船的这件“保温衣”也堪比金缕衣，不难想象，这件“保温衣”一定价值不菲。
原来是个高定的暖水瓶！
“保温衣”的组成材料是不是有点高大上，但它的隔热原理可是很接地气呢，竟和暖水瓶一样？！多层隔热材料和暖水瓶都利用了真空隔热保温的原理。
以暖水瓶为例，暖瓶为两层结构，反射屏为镀银的玻璃，中间抽成了真空。而如果暖水瓶不能保温，其原因大都是因为瓶底封闭的抽气孔破了，玻璃夹层中进入了空气。同样的，对多层隔热材料来说，真空也是它具有隔热效果的必要条件之一。不一样的是，暖水瓶的抽气孔易碎，因而要注意保存。多层隔热材料却没有这么脆弱，科研工作者还故意在多层隔热材料上打上很多小孔，这又是为了什么呢？
其实这是因为，太空中为真空环境，飞船在轨运行中由于受到压强的作用，多层隔热材料内部的空气就会自动扩散到太空中，其内部自然也就形成真空了，这样是比较经济、安全的选择。
太空中为真空环境
给飞船穿上“保温衣”后，飞船内部温度就不会遭遇冰火两重天的变化了，但“保温衣”在杜绝飞船外部温度影响的同时，也使得飞船内部多余的热量无法通过舱壁散发出去，这是很大的安全隐患。为了解决这一问题，科研工作者们为飞船配备了“专用空调”，在航天器热控制领域，空调系统的专业名称是主动流体回路系统。
在轨飞行的神舟飞船
飞船的流体回路由外循环回路和内循环回路两部分组成，通过内外循环回路的连续工作，就能使舱内外吸收和散热达到平衡，满足航天员、仪器设备与结构部件对温度的要求。
“保温衣”和“空调”协同工作，飞船的保温和散热问题就都迎刃而解了，飞船可以放心地开始飞天之旅了，如此，才算完美！
怎么样，这件能够一劳永逸地解决温度变化问题的“衣服”有吸引到你吗？如果有这种材质的衣服，有没有想迫不及待拥有的冲动呢？希望科研工作者们能早日研发出来，小编已经望眼欲穿啦！
参考文献/《中国载人航天科普丛书·巡天神舟》
文/贾冰玉
编辑/杨斯爽、贾冰玉
审校/杨洁
