太空中的温度为零下270摄氏度,为什么空间站还需要加强散热?

空间站
首先要明确温度的概念,从宏观角度看,温度就是能够直接感受到的物体冷热程度,而从微观视角观察便会发现,分子的热运动越激烈,物体的温度就越高,也就是说,温度是物体分子之间平均动能的表现,那么遥远的太空是否有温度呢?

太空
在完全真空的状态下,没有分子的存在,温度的概念也就失去了意义,然而太空并非人们默认的真空环境,宇宙的平均密度约为1*10^-28千克/立方米,换算可得,一立方米的空间内只有一个原子,这些原子虽然也会受到恒星辐射进行热运动,但是因其数量之少,宇宙范围之广,即使再多的恒星辐射热量,也无法加热整个宇宙,所以太空温度只有零下270.4度,与绝对零度相差不到3摄氏度,然而在如此低温的太空环境中,国际空间站还要装备两组三联装,四组单装的巨型散热片进行散热,这又是为什么呢?

空间站散热片
生活中常用的散热方式有风冷和液冷等,电脑主机通过小风扇和散热片,带走CPU产生的热量,汽车一般采用水冷系统进行散热,而在太空中,失去了空气分子和水分子的帮助,就只能通过热辐射的方式传递热量了。

热辐射
地球正是因为接收了来自太阳辐射的能量,才得以生生不息,同样,国际空间站也只能通过热辐射的方式散发热量,然而热辐射的过程非常缓慢,根本比不上空间站内部工作设备产生热量的速度,如此一来,热量便会不断聚集,达到人类无法承受的程度,所以国际空间站必须加强散热,空间站内部安装着冷却液流动管道,冷却液经过发热位置时可以吸收热量,再将这些能量传送到空间站外部的散热片里,最终通过热辐射驱逐到太空中,同时冷却液也会再次冷却,如此的循环往复,实现了空间站内多余热量的散发。

空间站
当然,除了散热,国际空间站也需要隔热,为了确保空间站内部的温度不会随着外界热辐射的增加或者减少,发生大幅度改变,科研人员使用一种名叫 “多层隔热层” 的高反射层,覆盖了整个空间站,使得太阳辐射难以进入到空间站内部,综上所述,当国际空间站在太空绕地球运行时,不论是在地球的黑暗一面,经历接近绝对零度的寒冷时刻,还是在面朝太阳时,感受阳光充沛的高温时刻,都可以利用良好的隔热散热装置进行温度调节。

空间站隔热层
而想要走出空间站,在宇宙中自由活动,目前还离不开宇航服的保护,至于未来会不会像科幻电影中那样,机械化装备傍身,在宇宙中自由翱翔,就依赖于人类的聪明才智了。

钢铁侠