經過6個多月的飛行，“天問一號”火星探測器于2月10日成功實施近火制動，順利抵達火星軌道。回望半年多的太空旅行，“天問一號”在奔火路上如何保持穩定的體溫舒適飛行呢？中國航天科技集團五院總體設計部的“天問一號”熱控設計師揭曉答案。
“天問一號”探測器研制現場
神奇的銀白色“漆”
如果把從發射入軌初期到抵達火星軌道這段飛行距離比喻成一段長途旅程，那么，“天問一號”在旅途的始發站，距離太陽還比較近，此時的太陽輻照強度比較大，約為1367瓦/平方米。隨著它向火星高速奔馳，越飛越遠，到達火星附近時，“天問一號”能夠接受到的太陽輻照強度急速下降，僅有500瓦/平方米了。“這個時候，外熱流能量差異將近3倍，給著陸巡視器熱控帶來很大難題。為此，我們通過控制著陸巡視器表面熱控涂層的熱輻射特性，盡量降低在近地段的大外熱流條件下的整器溫度。”中國航天科技集團五院總體設計部“天問一號”著陸巡視器熱控分系統主任設計師向艷超說。
可別小看了著陸巡視器表面的這層熱控涂層，它可是一種低吸收、低發射的新型熱控涂層，一眼看上去就像一層普通的銀白色漆，但其實這個“漆”卻一點兒都不普通，它的低吸收特性可以使著陸巡視器對太陽能量的吸收變少，防止高溫；而低發射特性則可以確保著陸巡視器自身熱量向外發射的很少，可以在寒冷的時候保溫。當“天問一號”向火星一路飛奔，面對高溫、嚴寒的“冰火兩重天”時，這層神奇的“漆”保障它熱的時候降溫，冷的時候保暖，既防中暑又防凍傷，始終保持一個相對穩定的溫度，舒適“通勤”。
精細化設計主動控溫
“天問一號”奔火路上，中國航天科技集團五院熱控團隊還有一項精細化設計非常巧妙。據該熱控團隊青年設計師鄭凱介紹，在火星附近的冷環境里，通過對著陸巡視器內部的關鍵部位，比如推進系統、電池等，進行電加熱主動控溫，來保證設備溫度滿足指標要求。同時，由于探測器在火星附近的部分時段，整器能量特別緊張，比如，火星捕獲階段，這時熱控通過精細化設計，提高主動控溫的效率，采用峰值功率控制措施，通過臨時斷開大熱容設備加熱回路，在需要的時候起到對整器功率削峰的作用，以此保證峰值功率不超過閾值要求，達到既能保證設備溫度要求，又能兼顧整器能源的約束。“比如，對于具有大量儲存熱量功效的貯箱等設備，我們通過精細化設計，使熱控加熱回路在需要的時候主動斷電，減少高峰期能量的占用，從而保證整器能源的供給。”鄭凱說。
奔火路上，“知冷知熱”的熱控團隊全力保駕護航。后續，隨著“天問一號”任務順利進展，航天科技集團五院總體設計部的熱控分系統還會有更精彩的表現，讓我們期待！
供圖：中國航天科技集團五院
來源 北京日報客戶端 | 記者 張航
編輯：曾佳佳
流程編輯 邰紹峰
