隨著航天技術(shù)的發(fā)展，不斷有宇航員進(jìn)入太空中，甚至在很多年前，人類還建立了國(guó)際空間站，在宇宙探索的道路上邁出了極大一步。
國(guó)際空間站
然而我們?cè)诳从嘘P(guān)的影像或者資料時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些奇怪的事情，比如說(shuō)宇航員要在空間站外面穿著厚厚的宇航服，但是在空間站內(nèi)部，卻穿的較為單薄。
空間站是怎么供熱的，居然能將站內(nèi)的熱量維持在人體恰好適應(yīng)的范圍？供熱技術(shù)怕是不比造火箭簡(jiǎn)單的多吧？
而真實(shí)情況卻讓人跌掉眼鏡，因?yàn)?，空間站不僅不需要怎么發(fā)愁供熱，甚至還需要想盡辦法散熱！
這是怎么回事呢？我們接下來(lái)從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行了解。
宇航員王亞平在太空艙內(nèi)穿著較為休閑單薄
宇宙的溫度
我們都知道，宇宙很冷，大概在零下270攝氏度，卻不知道為什么太空這么寒冷，我們先來(lái)講講原因。
溫度是什么呢？
溫度要想存在，離不開兩個(gè)因素，一個(gè)是物質(zhì)本身，一個(gè)則是物質(zhì)本身的運(yùn)動(dòng)。
另外，從宏觀層面上來(lái)說(shuō)，溫度就是物體的冷熱程度，從微觀上來(lái)說(shuō)，溫度的產(chǎn)生其實(shí)是由于分子的運(yùn)動(dòng)。
分子熱運(yùn)動(dòng)示意圖，也被稱為布朗運(yùn)動(dòng)
分子運(yùn)動(dòng)的越快，物質(zhì)的溫度就越高，同樣的，分子運(yùn)動(dòng)的越慢，物質(zhì)也就越冷，這也是為什么人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)感覺(jué)熱，長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)則會(huì)感覺(jué)到冷。
總的來(lái)說(shuō)，物質(zhì)是溫度存在的基礎(chǔ)，運(yùn)動(dòng)是溫度產(chǎn)生的條件，速度則決定了溫度的高低。
那么宇宙為什么那么冷呢？宇宙內(nèi)的天體不也在運(yùn)動(dòng)嗎？
溫度是物體分子間平均動(dòng)能的表現(xiàn)
我們都知道宇宙很大，但是也很空，動(dòng)輒距離就是以光年計(jì)算的。
宇宙有多空呢？根據(jù)科學(xué)家計(jì)算的宇宙微波背景輻射數(shù)據(jù)，我們可以知道宇宙中一立方米的空間大概只存在一個(gè)原子。
一個(gè)原子能產(chǎn)生多少的熱量呢？
因此在太空中，宇宙的溫度可以低至零下270攝氏度，僅僅比絕對(duì)零度高了一點(diǎn)點(diǎn)而已——絕對(duì)零度為零下273.15攝氏度。
目前發(fā)現(xiàn)宇宙最冷的地方布莫讓星云，溫度為 272.15 C
在絕對(duì)零度的情況下，所有的粒子都會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，勢(shì)能和動(dòng)能、內(nèi)能皆為0，不會(huì)發(fā)生任何的能量轉(zhuǎn)化。
由于宇宙內(nèi)存在的天體還在運(yùn)動(dòng)，因此自然不可能達(dá)到絕對(duì)零度的溫度，但也沒(méi)有高出來(lái)多少。
絕對(duì)零度概念圖
如此對(duì)比之下，大概就知道宇宙中的溫度到底是有多么的冷了，那么在宇宙中航行的太空站是如何保障站內(nèi)溫度的？會(huì)不會(huì)一不留神太空站內(nèi)就變成了冰窟窿呢？
就像是影片《太空救援》中出現(xiàn)的情節(jié)，蘇聯(lián)的“禮炮七號(hào)”空間站意外出故障，導(dǎo)致站內(nèi)成了冰雪的世界，現(xiàn)實(shí)中會(huì)出現(xiàn)這種情況嗎？
《太空救援》：空間站內(nèi)結(jié)滿了冰
來(lái)自太陽(yáng)的溫度可以保障空間站源源不斷的熱量供應(yīng)嗎？
位于太陽(yáng)和地球之間的區(qū)域，為什么不能像地球一樣接收來(lái)自太陽(yáng)的熱量呢？
那樣的話，繞著地球運(yùn)行的空間站就可以像是在地球上一樣了，不用擔(dān)心會(huì)不會(huì)凍死的問(wèn)題。
我們接下來(lái)說(shuō)說(shuō)這些問(wèn)題的答案。
光太陽(yáng)表層的溫度就高達(dá)五千八百開爾文
溫度的傳遞
我們都知道，地球的溫度與太陽(yáng)息息相關(guān)，太陽(yáng)為地球提供了一大部分的熱量，那么為什么太陽(yáng)到地球的這一部分空間卻如此寒冷沒(méi)有溫度呢？這就要談到溫度的傳遞方式了。
溫度的傳遞本質(zhì)上是能量在物質(zhì)之間的傳遞，主要方式有三種，分別是熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。
熱傳遞的三種形式
熱傳導(dǎo)是我們生活中最常見到的溫度傳遞方式，在影視劇中，我們也經(jīng)?？吹竭@一幕，一個(gè)鐵匠將燒紅的鐵放入到了冷水中，鐵就冷卻下來(lái)了；又或者冬天時(shí)候，我們拿著熱水袋，可以將手焐熱，雪花掉在掌心馬上就會(huì)化作水；在夏天，冰冷的雪糕放在地上很快就會(huì)融化……
這些都是熱傳導(dǎo)，熱傳導(dǎo)其實(shí)就是不同物質(zhì)之間通過(guò)接觸進(jìn)行的熱量傳遞，但是在真空中卻無(wú)法進(jìn)行熱傳導(dǎo)，因?yàn)闊醾鲗?dǎo)需要介質(zhì)，而宇宙卻是真空環(huán)境。
熱傳導(dǎo)示意圖
我們平時(shí)使用的熱水杯就利用了這個(gè)原理，將夾層中間抽成了真空環(huán)境，這樣就可以阻斷熱量傳播了，保證水溫可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于一個(gè)溫度下。
既然如此，那么達(dá)到地球的太陽(yáng)熱量自然不會(huì)是通過(guò)這一種方式，空間站也無(wú)法通過(guò)熱傳導(dǎo)來(lái)獲得熱量。那么熱對(duì)流呢？
保溫杯的構(gòu)造圖
熱對(duì)流是指兩種具有不同溫度的流體通過(guò)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致雙方相互融合從而產(chǎn)生的熱量傳遞，主要是氣體和液體的熱量傳遞方式。
比如將手放在一杯剛泡好的滾燙的茶水上方，可以感受到燙熱的溫度，還有天地間的風(fēng)，正是由于冷熱氣流交匯產(chǎn)生的。
熱對(duì)流概念圖
其實(shí)熱對(duì)流也需要介質(zhì)，既然需要介質(zhì)，宇宙中自然也不會(huì)存在這種熱量傳遞，就剩下熱輻射了。
熱輻射是指具有溫度的物體自身向外發(fā)射能量的溫度傳遞方式，它不需要借助媒介就能進(jìn)行，通常是以電磁輻射的形式發(fā)出能量，溫度的高低和輻射的強(qiáng)弱呈正比。
太陽(yáng)熱輻射示意圖
我們生活中也存在不少的熱輻射例子，比如我們圍著火爐烤火的時(shí)候，就會(huì)感覺(jué)很暖和，其實(shí)就是火堆通過(guò)釋放自身能量，幫助我們升高了體溫。
太陽(yáng)的熱量正是通過(guò)這樣的方式傳遞到地球上的，由于太陽(yáng)到地球之間的區(qū)域沒(méi)有任何物質(zhì)存在，因此這片區(qū)域自然不可能是有溫度的。
太陽(yáng)輻射波譜（地球）
太空站必須散熱
在航天領(lǐng)域內(nèi)，如何對(duì)那些衛(wèi)星、空間站、飛船等進(jìn)行溫度控制是個(gè)讓人不得不謹(jǐn)慎考慮的問(wèn)題。
目前，在宇宙中運(yùn)行的各種宇航器的熱量來(lái)源主要有兩種，一種來(lái)自太陽(yáng)產(chǎn)生的熱輻射，另外一種則是宇航器內(nèi)部各種系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量。
由溫度產(chǎn)生的條件我們可以知道，在航天器這個(gè)密閉的空間里，許許多多的儀器正在工作著，自然會(huì)產(chǎn)生許多熱量，而太陽(yáng)的熱輻射方式，雖然不能溫暖太陽(yáng)到地球這一區(qū)域，但是為航天器供暖還是可以的。
空間站中儀器眾多
空間站自然也不例外，站內(nèi)的熱量供應(yīng)也是來(lái)自這兩方面，兩種熱量在空間站內(nèi)集聚，而空間站卻無(wú)法通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流等方式散熱，熱輻射的方式又很緩慢，因此慢慢的，空間站內(nèi)的溫度會(huì)越來(lái)越高。
在這種情況下，空間站如果不進(jìn)行散熱，恐怕會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部?jī)x器起火或者出現(xiàn)故障，嚴(yán)重的話甚至?xí)?dǎo)致墜毀。
空間站的內(nèi)部設(shè)施
因此，科學(xué)家不僅沒(méi)有在維持空間站供暖方面下足心思，反而在散熱方面絞盡腦汁，想盡辦法讓空間站內(nèi)多余的熱量傳遞出去。
到目前為止，航天器還沒(méi)出現(xiàn)過(guò)類似的事故，那就說(shuō)明科學(xué)家已經(jīng)解決了這個(gè)難題，那么他們到底是采用了什么技術(shù)呢？
中國(guó)載人空間站“天宮”
由于空間站在太空中只能選擇熱輻射這一種熱量散失方式，因此科學(xué)家便研發(fā)了一種熱輻射散熱裝置——散熱片。
當(dāng)空間站溫度超過(guò)一定閾值的時(shí)候，冷卻系統(tǒng)就會(huì)利用水或者空氣將這些熱量傳遞給散熱片，再由散熱片以熱輻射的方式將溫度傳遞到冰冷的太空中，這樣空間站就可以維持著一定的溫度了。
這也是為什么空間站內(nèi)的宇航員穿著并不是厚重，而是較為單薄的原因。
在外部貼上了科研人員特制的“多層隔熱層”
不過(guò)由于散熱片的技術(shù)屬于機(jī)密，因此在很多航天器上的散熱片都被隱藏起來(lái)了，我們看不到有關(guān)散熱片的裝置。
如果我們仔細(xì)比對(duì)過(guò)國(guó)際空間站的不同照片，那么我們會(huì)發(fā)現(xiàn)空間站有兩種不同的電板，沒(méi)有顏色或者是白色的電板其實(shí)就是國(guó)際空間站的散熱片，有顏色的其實(shí)才是太陽(yáng)能電池板。
國(guó)際空間站上的散熱板示意圖
隨著科技的發(fā)展，我們有理由相信，科學(xué)家一定可以研發(fā)出更好的散熱裝置，有效降低空間站或者其它航天器的溫度控制問(wèn)題。
