天问一号在奔火路上如何“冷暖自知”?

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  经过202天星际航行后,天问一号火星探测器成功实施近火制动,顺利抵达火星轨道。

  这一路上,它是怎样做到“冷暖自知”,保持稳定体温舒适飞行的?来自中国航天科技集团五院总体设计部的天问一号热控设计师揭晓了答案。

  热控涂层既防中暑又防冻伤 

  记者从五院了解到,天问一号从地球出发时,与太阳的距离较近,所受的太阳辐照强度约为1367瓦/平方米。随着它向火星高速飞行,太阳辐照强度逐渐下降,在抵达火星附近时仅有500瓦/平方米左右。

  “外热流能量差异将近3倍,给着陆巡视器热控带来很大难题。”天问一号着陆巡视器热控分系统主任设计师向艳超介绍说,“对此我们通过控制着陆巡视器表面热控涂层的热辐射特性,尽量降低在近地段大外热流条件下的整器温度。”

  一眼看上去,着陆巡视器表面的热控涂层就像一层普通的银白色漆,但别小看它,这是一种低吸收、低发射的新型热控涂层,其低吸收特性可以使着陆巡视器对太阳能量的吸收变少,防止高温;而低发射特性则可以确保着陆巡视器自身热量向外发射的很少,可以在寒冷的时候保温。

  当天问一号在奔火途中面对高温、严寒“冰火两重天”时,热控涂层能让它在热的时候降温,冷的时候保暖,既防中暑又防冻伤,始终保持相对稳定的温度。

  精细化设计主动控温 

  除了热控涂层这件“外衣”,天问一号还具备主动控温的本领。

  据五院热控团队青年设计师郑凯介绍,在火星附近的冷环境里,天问一号可通过对着陆巡视器内部的关键部位,比如推进系统、电池等,进行电加热主动控温,来保证设备温度满足指标要求。

  不过,天问一号在部分时段,能量特别紧张,比如在火星捕获阶段等。针对这种情况,热控团队采取精细化设计,使它能提高主动控温效率,采用峰值功率控制措施,通过临时断开大热容设备加热回路,在需要的时候起到对整器功率削峰的作用,以此保证峰值功率不超过阈值要求,实现既能保证设备温度要求,又能兼顾整器能源的约束。

  “比如对于具有大量储存热量功效的贮箱等设备,我们让热控加热回路在需要的时候主动断电,减少高峰期能量的占用,从而保证整器能源的供给。”郑凯说。

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