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比美国的小12倍,轻10倍,中国空间站新空调为什么牛?

2021年8月20日一大早,神舟十二号航天员乘组就开始了第二次太空出舱,在近6小时的太空行走活动中,航天员聂海胜与刘伯明在汤洪波的配合下完成了三项任务:为空间站加装热控扩展泵组、抬升舱外全景摄像机d、组装舱外工具箱。

航天员从舱内取出热控扩展泵组

抬升舱外摄像机是第一次出舱做过的工作,上次抬升了a相机,这次抬升的是位于出舱口附近的d;组装工具箱也比较好理解,空间站安装维修维护需要一些专用工具,把它们固定在出舱口附近,以后每次太空行走任务就不用再搬进来搬出去,随取随用很方便。

只是这“热控扩展泵组”到底是个啥,许多人就不容易理解了。打一个简单的比方,它就是空调主机,专门给空间站调节温度用的,航天员第二次出舱的最重要任务就是给天宫空间站装一台空调外机。

扩展泵组安装的位置

大家都知道,高层住宅装空调是个危险的活儿,你需要请专业的安装师傅来干,并且要系上安全绳、将它牢牢地固定在栏杆上。

航天员在太空装空调也是一样,一不小心就可能飘走,所以安全绳是太空行走的必备之物。

高空装空调

即便如此,航天员在出舱过程中的每一步还是得小心翼翼,不仅自己挂上“双保险”,连随身工具和即将安装的“空调机”也都连上了安全绳,以防工具或设备飘走。

设备用安全带连接

天宫空间站新安装的热控扩展泵组是一个50×50×60厘米大小的立方体设备,它的重量约35公斤,由于空间站零重力环境,航天员移动它还是挺轻松的。

热控泵组地面组装完成

你可能会问了,咱们天宫空间站之前没装空调,航天员这两个月到底是怎么过来的?

空间站在距离地面约400公里高的太空飞行,这里几乎没有空气,阳光直射的地方,温度超过150℃,而在太阳照不到的背阴面,温度又低至-100℃以下。如此极端的温差造成的结果是:空间站上面热下面凉;飞到地球阴影区时全都凉透。

与此同时,空间站里边繁多的设备时刻需要消耗大量电能,电器设备产生的热如果不能及时排出,会把空间站里边变成一个大烤箱,航天员没办法生存。因此为了航天员生存以及舒适的工作生活,热控制系统不可或缺。

天和核心舱温控系统

热控制系统分为被动的隔热系统和主动热循环系统两部分。在空间站的表面以及内部许多地方,密布着粗细不等的管路,管路里充满了冷却液;所有的管路都连接到资源舱内的三台循环泵上,循环泵在计算机的控制下一刻不停地运转,将热能输送到空间站表面背阴面辐射出去。

天宫空间站上的循环热泵可以连续不停地运行超过10年时间,尽管可靠性非常好,但这些泵因为安装位置的原因,它们无法维修更换,万一都坏了怎么办?这时候我们就需要另外加装一台“空调主机”,充当资源舱里那三个热泵的“备胎”。

备份空调安装完毕留影

中国空间站的热扩展泵组相比,国际空间站“空调主机”就大多了。国际空间站上有两台热循环泵(PM),尺寸各为175×127×91厘米,重达353公斤,它们安装在主桁架上,用来驱动氨水来为空间站降温,但是这两个泵并非互为备份,而是同时运行。

2013年12月,由于其中的一台热循环泵坏掉了,国际空间站不得不停掉许多设备以防止过热损坏。接下来,宇航员们通过太空行走更换了一台新的泵。实际上,在2010年8月,国际空间站上的PM泵就因为故障换过一次。

国际空间站热泵体积硕大

国际空间站的热泵(PM)不仅体积巨大,价格也非常昂贵,它当时的单台造价达390万美元,并且需要用航天飞机运送到空间站进行更换,整个维修过程非常复杂,需要宇航员两次出舱,因此换一个泵是件极为奢侈的事情。

中国天宫空间站的扩展泵可以独立运行,它的体积比美国的PM小12倍,重量也轻了10倍,安装过程极为简单。航天员只需要将设备运送到安装位置固定在卡扣上,拧一下旋钮接通电路、拨动扳手连通液气回路,十几分钟便可完成全部工作。而就是如此小的设备、如此简单的操作,就能让空间站无忧运行。这说明中国空间站无论是热循环系统的设计还是设备功效都达到了一个新的高度。

中国太空空调安装极为方便