为什么航天器的涂装都是白色的?

时间:2021-06-13 10:37:35   作者:
为什么航天器的涂装都是白色的?实际上,这里讨论的这种热控制是反射率和发射率共同作用的产物。

大家都知道反射率是什么,浅色的表面会反射光,所以不会吸收那么多的能量,也就不会那么热。镜像表面倾向于反射甚至是红外频率,因此吸收更少。

发射率有点棘手。这是一个表面以红外(或辐射热)的形式辐射热能的租赁。虽然这是真的,一般来说,更多的发射表面倾向于更暗或黑色,这不是一个普遍的原则。事实上,一种白色颜料最近被开发出来,它的辐射能力非常强,实际上可以使一个封闭的盒子的温度比周围空气的温度略低。它的反射率有助于防止其升温,它的发射率使其冷却到略低于周围的温度。

航天器的热控制涉及反射率和发射率的类似组合,并考虑到航天器将在其中运行的环境。工程师们通常努力设计一种让他们“忽略阳光”的设计,也就是说,既不要在阳光下迅速升温,也不要在阴凉处迅速降温,这两者都不会成为主要因素。

因此为什么航天器的涂装都是白色的,表面通常被涂成白色或涂上镜像箔——但这些箔通常是多层辐射阻隔隔热层,它减缓了向外和向内的辐射热运动。

阿波罗登月舱几乎在很大程度上依赖于这种绝缘材料,尽管在飞行中,大部分绝缘材料被隐藏在微陨石屏蔽层后面。

为什么航天器的涂装都是白色的?

另一方面,阿波罗指挥舱只覆盖了一层反射太阳热量的镀铝薄膜:

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在上面的图片中,注意白色的两个带。这些是空间散热器,用来通过发射率来排除来自机载设备的热量。你不会想要用镜像薄膜覆盖这些,因为它会起到绝缘的作用。

这个镜子,连同一个滚动机动,在太空中轻松地处理了太阳能加热,但当任务被发送到对接的天空实验室,指挥舱的一面将被涂成白色,以防止它们变得太冷。

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航天飞机有非常不同的热控制问题。每个人都知道在再入大气层时用作隔热的瓷砖,也有一些人指出,在前缘使用的热解碳瓷砖的一个优点是其高发射率,在提供隔热的同时,还有助于在峰值加热时释放额外的热量。

但是你可能不知道它航天飞机的机翼的前缘包含一个中空的空间设计作为热导管,使高温低辐射的前缘温暖上的内部空间,并由热发射排放到周围的空气。

每一个航天器都是不同的,在不同的情况下有不同的作用。热控制必须设计成适合这些环境。
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