霜降,是二十四节气中的第十八个节气,秋天的最后一个节气。斗指戌,太阳黄经达到210°,从这一刻起,我们真切地感受到了深秋的气息,寒意渐浓,冷空气南下越来越频繁。值得一提的是,霜降并非字面上的“降霜”,而是表示气温骤降,昼夜温差日益显著。在全国范围内看,霜降的昼夜温差通常是一年之中最大的。今年的霜降具体时间是10月24日的00点20分39秒。
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风卷清云尽,空天万里霜,霜降时节秋风凛冽、天空湛蓝。你知道吗?其实远在太空中的航天员要面对更为极端的温差环境,位于400km之上的中国空间站,在太阳光直射下,表面温度可达150℃,背阳面却低至-100℃以下。这让人难以想象,航天员是如何在太空中工作和生活的。
为什么航天员在太空中不会感到寒冷?
在这种极端的温度条件下,航天员必须穿上特制的航天服,这套“外套”可不一般。舱外航天服是航天员执行太空出舱任务时穿着的设备,它有着类似空间站的各项生命维持和保障功能,就像是一台小型载人航天器。比如比如它具有防辐射、防高低温、供氧保暖、压力调整等作用。
我国航天员现在使用的舱外航天服重达130多公斤,包括头盔、面窗、背包、照明灯、电控台、气液组合插座、电脐带、2根可承力达1吨的安全系绳,里外共六层,可以承受外太空中200多摄氏度温差的考验,其制作费高达3000多万元人民币。
当航天员完全暴露在外太空环境时,航天服需要高度的反光,而反光效果最好的颜色就是白色。同时,白色反射阳光热度的能力最好,可以避免航天服内部过热。其次,由于舱外背景是黑色的,白色在太空中是最好的辨别色。所以,目前所有的舱外航天服都是偏白色的,基于同样的原因,一般的航天器大多也都选择浅色涂装或使用高反射率的贴膜覆盖。
为什么航天器需要热保护层?
在返回途中,航天器与大气层发生剧烈的摩擦,在这个过程中其表面的温度能够超过2000摄氏度,所以我们看到的那些黑乎乎的东西,其实是它表面的金属燃烧之后再冷却。那么航天器面临极端温度的考验,如何稳定保温呢?
其实,很多航天器覆盖了一层金灿灿或者银闪闪的“外套”,金色尤其耀眼。可以理解为有效抵御热辐射的“防热装甲”,学名叫多层隔热材料。多层隔热材料就像是厚厚的多层毯子,主要由反射屏(表层)及间隔物(内层)组成。表层的反射屏可以有效地将以太阳辐射为主的宇宙辐射反射回去,而内层的反射屏可以阻止航天器内部的热量过多、过快地散逸到真空中,从而起到保温作用。
智能热控涂层是近年来广受关注的新兴技术,它可以更灵敏地感应到太空环境温度,改变航天器的阳光反射率,实现航天器温度系统的自主控制。当航天器所处的环境温度与保证航天器正常运行所需的温度相差较大时,智能热控涂层能够提高阳光反射率,加紧耗散航天器多余的热量。反之,智能热控涂层也能有效减少航天器热量散失,帮助航天器的各种仪器和航天员保持适宜的温度。自动、实时进行自身温度的调节,尽可能避免被动热控手段所面临的遥控指令干预隐患。
通过这些有趣的航天问题,我们不仅了解了航天知识,也领略到了霜降时节的独特魅力。航天世界充满着无数未知与奇迹等待着我们去揭示,航天出梦想,英雄出少年,在这个秋日里少年航天局和你共同仰望星空,勇敢踏上探索之旅!