人类对宇宙的探索始于20世纪50年代,但在此之前,我们已经通过各种观察对我们所处的宇宙有了基本的了解。至少在文艺复兴时期左右,人们开始用科学的态度去面对浩瀚的宇宙,过去以神学为中心的宇宙观也逐渐开始发生变化。

虽然今天的人类还没有成功进入太阳系以外的世界,但是我们已经能够在地球之外建立空间站空间站,为我们提供来自大气层之外的各种信息,让我们能够宇宙探索之旅继续推进。

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温度与生命

在人类对宇宙有限认识的过程中,我们还没有发现其他有生命存在的行星。地球虽然只是太阳系中一颗普通的恒星,却因为生命和文明的存在而变得不平凡。其实,在地球形成之初,这并不是今天这样的宜居星球,而是一颗充满岩浆的“火球”

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只是在进化的过程中,地球逐渐充满了水,并有厚厚的大气层作为保护。之后,生命形成的必要条件都具备了:即水、大气和适宜的温度。其中,温度是一种并没有那么强烈的“存在感”,但无时无刻不在影响着我们的环境状况。

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地球上的热量基本上来自于我们的恒星——太阳。太阳的主要成分是氢和氦,它们不断地进行核聚变,向外太空发射能量,一部分会传送到地球。如果没有来自太阳的足够热量,那么地球将是一个没有生命的冰冷的星球,就像远离太阳的天王星和海王星一样。而大气层的存在使得地球上的温差不会过大,就像我们使用“保温层”一样,可以避免温度急剧变化对生命造成的危害。

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需要散热的空间站

虽然只有地球具备适合我们生存的自然条件,但我们现在的科技水平已经可以通过各种方式保障我们的生命安全。人造卫星首次发射成功后,人们开始思考如何将人类送出大气层。经过多次动物实验,载人航天技术终于被苏联人率先实现了,而在随后的时间与美国展开了激烈的竞争,客观上促进了载人航天技术的进步科学和技术。在将人类成功送入太空后,人们的目标也开始更新,让人类能够长期在太空中生存,于是空间站诞生了。

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空间站不同于几乎“一次性”的载人飞船。要求能够长期在太空工作。所以,所有的技术都需要更加成熟,有些方面是载人航天器不会考虑的,比如工作然后散热问题

因为空间站上有很多设备,这些设备会一直在运转,所以也会产生更多的热量。如果热量没有及时散发,就很有可能导致因过热而损坏。空间站设备一旦损坏,不仅会造成巨大的经济损失,还可能给空间站内宇航员的生命安全带来危险。因此,空间站非常注重设备的散热。

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太空中的温度

说到“散热”的问题,我们还需要知道另一个问题,那就是太空的温度是多少?按照我们日常生活的常识,物体的散热离不开外界的温度。比如我们的手机在夏天的时候,发热现象明显比冬天严重。

既然空间站需要特别注意散热,那外太空的温度是不是特别高?答案可能与我们想象的恰恰相反。宇宙的温度其实低得惊人,达到了-270摄氏度。为什么太空这么冷?

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我们首先要知道热量是如何产生的。温度本身是由物质的分子运动产生的,分子热运动越快,温度越高。既然如此,温度产生的前提就是有足够多的物质存在,那么当物质根本不存在时,温度达到最低,也就是科学家们计算出的“绝对零值”,这是负273.15摄氏度。

当然,在这个物质宇宙中,绝对真空是很难达到的,所以绝对零只是一个理想值,只能作为一个参考坐标存在。但是,宇宙中物质的存在确实非常稀有,这就导致了空间的温度非常接近于绝对零,达到了负270度左右,是一个空旷且极寒的地方。

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温度传播与散热

正是因为空间本身的特性,使得热量在宇宙中传播非常困难。热交换本身是通过分子的运动来实现的。分为三种:热传导、热对流、热辐射。其中,热传导主要存在于固体之间,热对流主要存在于液体与气体之间,热对流主要存在于液体与气体之间。两个不直接接触的物体之间,需要通过热辐射进行热交换。

比如太阳和地球之间,温度受热辐射影响。然而,由于太空中物质稀少,这个过程非常缓慢,需要很长时间才能完成。幸运的是,从数十亿年前开始,太阳就一直在燃烧,所以我们的星球才能保持温暖和明亮。

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然而,当涉及到空间站组件时,情况就大不相同了。零件在工作时会产生大量的热量。如果热量不及时散发,部件就会因过热而损坏,从而影响空间站的整体运行。由于空间的热辐射效率很低,因此很难自然散热。因此,人类空间站在运行过程中,会非常重视散热问题。这关系到航天员的生命安全,不容忽视。

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结语

随着人们科技的不断进步,空间站的运行越来越稳定。作为世界上航天技术进步最快的国家之一,中国现已打破其他强国对空间站技术的垄断,成功发射了自己的空间站并投入运行。中国空间站不仅对我国具有重大意义,对全人类的科技进步也具有重要意义,在各方面都是一个里程碑。相信许多困扰人类的技术难题,也将在中国科研人员的努力下得到解决。

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