氦在航天器和卫星中的低温技术
文章出处：责任编辑：人气：-发表时间：2023-06-09 10:11:51【大
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氦在航天器和卫星中的低温技术
什么是低温技术？
低温学研究材料在极低温度下的生产和行为。氦气等低温液体的温度范围介于 -271.15°C 至 -196°C 之间。
低温应用利用了在这些低温环境中增加强度、改善导电性和增强隔热等特性。
低温技术背后的原理涉及控制冷却速率。这是通过利用沸点和蒸发速率来实现所需的温度范围来完成的。
在某些情况下，这涉及使用机械制冷剂甚至液氮将材料迅速冷却至零度以下。通过操纵环境，材料可以冷却
到室温以下，而不会将其物理状态从固态变为液态。
然而，并非所有材料在暴露于极端寒冷条件下时都会做出同样的反应。例如，无论冷却多远，氦气仍然是气
体，而水在 0°C 时会变成冰。了解每种材料在不同温度下的独特特性有助于科学家确定哪些物质最适合特定
的低温应用。
低温技术已被用于航天器和卫星以实现高效运行。
低温技术用于太空应用，因为它们允许在较低温度下储存推进剂并降低其蒸气压。低温燃料还提供比化学燃
料更高的比冲，从而延长任务持续时间。低温推进剂罐重量轻，热膨胀系数低。这使他们能够在船上储存更
多的燃料。
采用低温技术的航天器有一个绝缘内罐，内含液态氢或液态氧，温度保持在 -253°C 至 -183°C 之间。为保持
此温度，在容器壁周围安装多层绝缘 (MLI) 毯等绝缘层。这可以防止热量从外部环境散失到其中。这些系统可
以使用散热器或焦耳-汤姆逊冷却器等主动冷却机制来进一步控制其温度。
由于与其他类型的燃料源相比具有高功率密度，卫星在运行期间广泛使用低温技术。为了让它们在整个任务期
间保持功能，卫星需要持续供电，这由太阳能电池板或放射性同位素热电发电机 (RTG) 提供。RTG 需要储存在
高度绝缘容器内的液态氢来产生电能。因此，卫星运营商必须严重依赖低温技术来确保长时间不间断的性能。
近年来，在提高低温技术在航天器和卫星中的使用效率方面取得了进展。有了这些进步，我们很可能会看到通
过增加实现更高水平的效率提升。
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