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“太空抽屜”里面有什么？

2023-04-05 06:37:30 來源：央視新聞 A+A-

目前,，中國空間站已全面建成,，工程轉(zhuǎn)入應(yīng)用與發(fā)展階段。作為中國航天史上規(guī)模最大,、長期有人照料的空間實驗平臺,，建成后的中國空間站成為國家太空實驗室，三艙部署的多個實驗柜可開展上千項科學(xué)實驗,，惠及地球上普通人的生活,。

航天基礎(chǔ)試驗機柜

今天，我們一起聊聊航天基礎(chǔ)試驗機柜,。

空間站各艙段內(nèi)的四面都裝有實驗柜,，它位于夢天實驗艙靠近節(jié)點艙的一端，航天員的“腳下”,。

“太空抽屜”里面有什么,？

▲航天基礎(chǔ)試驗機柜在中國空間站的大致位置

從外形來看，航天基礎(chǔ)試驗機柜由多個大小不一的“太空抽屜”（載荷單元）組成,，每個抽屜還配有把手,，整體仿佛是一個多功能收納柜，很有辨識度,。

“太空抽屜”里面有什么,？

▲航天基礎(chǔ)試驗機柜（左）普通收納柜（右）

航天基礎(chǔ)試驗機柜身處微重力等特殊研究環(huán)境中，能夠用于支持開展艙內(nèi)的各項技術(shù)試驗,，針對制約我國航天長遠發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)開展一系列研究,，為未來我國航天技術(shù)發(fā)展和空間應(yīng)用提供有力的技術(shù)支撐。

可以說,，航天基礎(chǔ)試驗機柜就像是哆啦A夢的口袋,，每個“太空抽屜”里的試驗項目都各不相同,。

近日，其中一個“太空抽屜”里完成了一件大事,，斯特林熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)完成在軌驗證,，再次解鎖一項“我國首次”。

“太空抽屜”里面有什么,？

▲斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗裝置

斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗裝置

是啥,？什么原理？

斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗裝置位于機柜的左下角,，它是一種外燃式發(fā)電機,，能將熱能轉(zhuǎn)化為電能，有合適的溫差就能工作,。200多年前,，由英國科學(xué)家羅巴特·斯特林發(fā)明了斯特林發(fā)電機。工作原理既古老又簡單,，可以從“熱脹冷縮”這個詞中理解,。

“太空抽屜”里面有什么？

▲斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗裝置位置

通過外部加熱,，機器內(nèi)部的氦氣便會吸熱膨脹,，并在冷端收縮，將溫差變成自己動力的源泉,。

“太空抽屜”里面有什么,？

▲斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗裝置示意圖

同時，它也不挑燃料,。只要能發(fā)熱,，無論是太陽能、燃油,、煤炭,、木柴，還是核燃料棒,，只要有合適的溫差就可以工作,，非常讓人省心且具有明顯的優(yōu)勢。

效率有多高,？

斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置的溫度比（熱端溫度與冷端溫度之比）越高,，熱電轉(zhuǎn)換效率就越高。

目前,，在溫度比接近3的情況下,，國內(nèi)外實現(xiàn)的轉(zhuǎn)換效率能夠達到28%以上。

“太空抽屜”里面有什么,？

▲斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗裝置內(nèi)部

本次空間站在軌試驗裝置溫度比為2.2,，實現(xiàn)在軌熱電轉(zhuǎn)換效率24.7%,，若溫度比達到3的情況下,，也可實現(xiàn)近28%的轉(zhuǎn)換效率,。

因此,，從這個角度可以理解為轉(zhuǎn)換效率達到了國際上的中上水平。

未來或成為人類探測深空一項必不可少的技術(shù)

為什么開展這項試驗,？

現(xiàn)階段,，中國空間站運行在距離地面約400公里的軌道上，空間站主要使用太陽能電池,，利用光電效應(yīng)發(fā)電,。但是隨著航天器到太陽的距離越來越遠，太陽能電池組的效率明顯下降,，甚至都不起作用。

“太空抽屜”里面有什么,？

▲中國空間站艙外全景相機拍攝畫面

未來,，如果人類的腳步踏入月球背面，甚至從行星到行星,，太陽的光照微乎其微,，太陽能發(fā)電就指望不上。該如何保證航天器電力需求,？

此時,，斯特林發(fā)電機就體現(xiàn)出自己的價值，只要給個合適熱源和溫差就可以發(fā)電,。

熱源使用成熟的核燃料技術(shù),，壽命長、發(fā)熱穩(wěn)定,，兩者結(jié)合就是完美的電力系統(tǒng),，解決空間電源使用需求。同時,，斯特林電源系統(tǒng)作為一種高效能源技術(shù),，具有高效率、結(jié)構(gòu)簡單,、質(zhì)量輕,、啟動快和振動小、噪聲低等優(yōu)點,。

因此,，斯特林熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)在這些領(lǐng)域具有不可替代性。

對未來的展望

斯特林熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)作為一種高效能源技術(shù),，在空間有著廣泛的應(yīng)用需求,，可用于深空探測,、火星探測和更遠的木星探測等任務(wù)，特別是不依賴太陽能的任務(wù),。

“太空抽屜”里面有什么,？

▲月面著陸器與新一代載人飛船模型

想不到，一個小小的“太空抽屜”,，在方寸之間,，裝進了我們對大千世界的探索和追問，對浩瀚宇宙的敬畏和思考,。宇宙那么大,，人類應(yīng)該去看看，中國人更應(yīng)該去看看,。在不遠的將來,，中國人的腳步一定能邁向更遠的深空！

(責任編輯：路子康 CN078)

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