又帅又萌又酷，航天器保温招数多

航天器面临极端温度的考验，如何稳定保温呢？其实，高端的航天器往往只需要最朴素的保温方式，比如“暖宝宝”，还有“黄袍加身”“保暖草毡”等又酷又萌的手段，大家不妨了解一下。

妙招背后不简单

5月5日上午，长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心成功将8颗卫星送入太空。引人注目的是，火箭升空时有东西往下掉。网友戏称，这是为了凸显火箭“帅得掉渣”。其实，掉落的是科研人员为火箭专门设计的“暖宝宝”——保温塑料泡沫。

火箭发射过程中掉落的保温塑料泡沫（摄影：郑逃逃）

原来，特殊塑料泡沫板被轻轻地粘在整流罩周围，只为确保发射前的火箭推进剂温度不要过高或者过低，以免影响推进效率甚至酿成事故。由于泡沫板并非牢牢地固定在整流罩上，火箭一升空，它们就会纷纷落下，那时推进剂快速消耗，泡沫板掉落还可以为火箭减轻负担。

我国每年都要发射不少卫星及深空探测器，相信大家都发现：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。网友们给它们起绰号“黄袍加身”。其实，航天器的“黄袍”不是为了彰显“尊贵”，更像是坦克配备的厚厚的防弹装甲，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，效果就像超级英雄的防弹披风一样；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。

具体来讲，反射屏常用的隔热材料是镀有金属箔（如金箔、铜箔等）的聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜，这也就是大家常见的金黄色“外套”，有时也会是银色的；而间隔物一般为疏松多孔的材料，如玻璃纤维、石英纤维等，可以进一步阻隔航天器与真空环境发生过多的热交换。

有时候，大家会发现航天器被“稻草”铺盖着。其实，那是特殊的“保暖草毡”，表面上看起来是柔软的草垫子，本质上仍是多层隔热材料。

虽然令人感觉有点“土味”，但这同样是航天器保暖的有效手段。

比如常用的第二代柔性隔热材料由石英纤维棉夹在编织好的石英纤维布中，精密缝制而成，又称“柔性隔热毡”。它是低热导率的棉被式隔热设备，能够有效降低热传导效率，最高使用温度达750摄氏度，质量轻，耐热防震性能好，价格便宜，理所当然地成为目前航天器热防护系统中颇受青睐的“宠儿”。

精密控制思路广

3种又炫又萌的航天器保温手段只是“厚厚秘笈”的一小部分，大家想全面了解航天器的保温手段，还要认真分类。从总体上说，航天器的保温控制方法分为两种：被动控制与主动控制。

被动控制，顾名思义，是带有“防御”性质的温度控制方法。上述的“暖宝宝”“黄袍加身”“保暖草毡”均属此类型。形象地比喻，被动温度控制需要给航天器披上有效的“防热装甲”，所以多层隔热材料是其核心组件，使用范围最广。

安装在航天器内部的热管也是很常用的被动温度控制方法。热管内部储存的工质（如氨水）可以迅速地将一端热源散发的热量吸收，然后通过热传导的方式在另一端进行散热，从而控制好航天器内部温度，且整个过程基本不消耗能量。

在吸热与散热的过程中，热管内部的工质会发生物理状态改变：先从液体蒸发为气体，再由气体冷凝成液体。所以这种工质又被称为“相变介质”，相变材料在航天领域的应用还包括航天服、返回舱外壳等。

嫦娥五号返回器贴满“暖宝宝”（摄影 中国航天报记者 李淑姮）

除了多层隔热材料及热管，航天器上还会采用隔热器、隔热涂层、被动式热辐射器等多种被动温度控制装置。

被动温度控制的优点是简单方便，消耗能量极少，但也有较明显的缺点，那就是控温精度较差。为实现航天器内部各区域温度的精准控制，一般还需要安装主动温度控制系统。

通俗地理解，主动温度控制系统的工作原理与家用空调相似。以常用的工质循环回路热控系统为例，它利用循环泵作为动力来驱动工质进行循环流动，在指定的冷却端收集热量，并在另一端释放热量。这种系统看似只是“高级版热管”，但可以实现精准地温度控制，是航天器中必不可少的一部分。

未来手段更智能

目前的航天器保温手段已经成熟可靠，但随着科学进步、需求发展，航天人不会满足于当前的技术。航天器种类日益繁多，技术要求也越来越高，智能热控涂层保温手段应运而生。

热控涂层一般通过调节航天器的表面阳光吸收率与反射率来稳定控制温度，而智能热控涂层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。

相比传统的热控涂层，智能热控涂层具有体积小、质量轻、调控效果灵敏精确等多种优势。依据航天器遭遇的周围极端环境和工作条件，它能自动、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。

智能热控涂层是近年来广受关注的新兴技术，相信不久，我国将发射带有智能热控涂层的航天器，敬请期待。