中新网11月5日电 题：有效调节“嫦娥”的体温
特约记者 黄琦
每当人们在月夜仰望玉盘样的月亮，心里联想到的是桂花树、玉兔等美好的神话传说。其实，真实月球是个极为荒芜的世界，其周围无大气，因此月球上温差很大，在太阳的照射下，满月时玉盘中央的温度最高温度近130℃，而此时月球的背面，最低温度在零下180℃。与火星相比，月球的热环境更为恶劣。为了保证嫦娥一号卫星在月球轨道安全运行，卫星热控系统的设计人员精心进行了系统设计和实施，完成了整星热控制，呈现在卫星外表的金灿灿、银闪闪的美丽衣裳就是热控设计一个重要组成部分，相当于是一套能调节卫星体温的“空调服”。
如何做这套“空调服”呢？热控系统设计的基础条件是对嫦娥一号卫星包括整个使命历程的热环境的了解和掌握。为此，嫦娥一号卫星热控系统的设计师们全面分析了月球的热环境，并构建了月球热模型。该卫星热控系统主任设计师邵兴国说，月球太阳光照面和阴影面温差最大超过300℃，沿轨道绕月飞行的嫦娥一号卫星受到月球红外辐射强度的最大值相当于太阳辐射强度，最小值几乎等于0，这就是月球环境的特点。而且在未来的一年中，嫦娥一号卫星还要随月球经历2次月食，将持续约300分钟见不到阳光。面对剧烈波动的月球红外热流环境，面对月食超长的地球阴影时间，这些都对嫦娥一号卫星的热控系统提出了了挑战。
在真空环境中，热量只能通过热传导、热辐射的方式进行传递，被卫星吸收的来自太阳、月亮热能，和卫星内部各仪器工作产生的废热最终通过热辐射形式辐射到外空环境中。为了有效调节“嫦娥”的体温，设计人员对星外表的状态进行了精心设计，主要使用了两种材料：第一种最为常见，卫星舱体外壁的大部分都被贴上了金灿灿的超级隔热材料——多层隔热组件。高温时有隔热效果；低温时，它保证卫星“体温”不至于急剧下降，算是卫星的“棉袄”了。第二种材料像小镜子，表面银光闪闪，学名为光学太阳反射镜(简称OSR)，为卫星的散热面，它也被贴在卫星的“体表”，不过“占领”的面积要比多层隔热组件少些。这种材料能将90%的太阳辐射能量直接反射回太空，同时自身的热辐射能力又很强，从外部环境中吸收的的热量和卫星内部热量都会被一块块的OSR辐射出去，堪称卫星的“汗衫”。有保温的“棉袄”和散热的“汗衫”共同作用，最终使卫星形成一个合适的温度环境，为星上各设备正常工作提供了一个良好的热环境。
卫星热控系统还采用了一种特殊的产品——热管，其导热性能是紫铜的200倍，换句话说假如有人拿着根长2～3米长的热管一端，将另一端放入100℃沸水中，也就几秒的功夫，手便会感觉出温度在飞速上升而不能把持。卫星上装热管，就是利用它将一个设备或者部位的热量迅速传递到另外一个的设备上去。
卫星哪个部位套上“棉袄”，哪个部位只穿“汗衫”，哪些设备需要热管导热，都是很讲究的。这些热控材料的布局与卫星的体内的设备的位置密切相关。所有的设备不能被热着，也不能被冻着，如电池，在低温下其工作效能很受影响，其星内部分被“棉袄”包裹了起来，形成了单独的温度控制空间，而且，在电池的周围，还配上了加热器，以保证它必须的温度；而有的设备只能在低温状态下工作，如立体相机中的CCD,如果温度过高，燥点过多将影响成像。所以，设计人员用一根热管将CCD及周围器件工作时产生的热量引导到舱外，辐射出去，保证了其工作温度的要求。
卫星体内还布置了160个测温点，如同一根根感温神经细胞一样密切关注每台设备的温度，一旦发现温度异常，加热器马上调节设备温度。卫星各个特殊部位采用的加热器共有80路，由卫星上计算机进行管理。
正常状态下，嫦娥一号卫星在距月球表面200公里高度的轨道上运行，交替经过月球的阳面、阴面。卫星飞行在月球的阳面时，在太阳的照射和月球红外热流共同影响下，卫星朝阳面的温度会迅速升高，卫星的另一面温度又会很低。按照卫星任务安排，这样的情况交替在卫星的两个面上重复，热控设计人员巧妙地设计了3根U型热管贴在卫星舱外舱板上，将一侧的热量快速传递到另一面，同时还利用“棉袄”的隔热，“小镜子”的散热，使整星的热控品质有很大的提高。因此“嫦娥”虽然身临“酷热”“酷冷”天上宫阙，还是可以悠然自得的尽情“赏月”。
月有阴晴圆缺。月食相当于卫星长时间处在阴面。长时间伸手不见五指，又阴冷无比，“嫦娥”如何“过冬”？
据介绍，当卫星没有太阳光照的情况下，卫星热控系统必须保障几个关键系统正常工作：电源系统、GNC系统、推进系统和数据管理系统。如同人虽然进入睡眠状态，其它器官处于睡眠模式，但血液循环正常，呼吸畅通。
月食状态下，卫星各分系统进入最小能量消耗的特定工作模式下，尽量节省来源于电池能量。据介绍，卫星电池容量近50Ah。如果一部普通手机电池容有1000mAh，待机时间为一周，那么，卫星电池可供手机连续使用近一年，但维持卫星正常工作的能量消耗远非手机可比，卫星电池充满后只能维持卫星工作100多分钟，长达300分钟的月食如何度过成了任务设计道路上的“拦路虎”。在外无阳光温暖、内部补偿加热功率受到极大限制的条件下，就卫星就如同进入了寒冬，包括电池在内的卫星各设备温度会急剧下降，在低温条件下蓄电池的放电能力将大打折扣。
热控设计合理地利用U型热管技术，因此减少的蓄电池外部的散热面面积，既可确保电池高温满足要求，同时也保证了月食电池温度满足其可靠放电的条件。而且，在热控系统还重点保证了GNC、推进、数管等卫星关键分系统，使其继续在轨道上平稳运行，确保卫星度过月食期。
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