在月球上火箭發動機怎麼散熱的？在真空環境中是怎麼散熱的？

君應有語28729412019-01-01 20:02:19

輻射散熱

地理縱橫2019-01-02 09:05:55

在太空中與地球相比沒有大氣層，有關熱量的交換，都要從這個條件出發解決問題，設計方案。

月球上火箭發動機向外噴射高速氣流產生反作用力來獲得推力，在低溫的太空環境下產生熱量可以抵消，不用散熱。

在真空環境中採用輻射來散熱的。

物體散熱的方式有：傳導、對流、輻射、蒸發。而太空中沒有大氣層，我們與外界交換熱量只能依賴於輻射，其它三種方式可以用在解決航天器內部散熱上。

月球上或太空中的航天器外部熱源主要是太陽輻射，其次是電子元器件工作時產生的熱量。特別是月球上有近半個月的白天，航天器因吸收了太陽輻射的能量升溫很快，輕則邏輯運算容易出錯，重則毀壞電子元件，所以如何解決太空中航天器散熱問題，是重中之重，才能保證我們的航天計劃順利實施。

太空中航天器內部散熱，比如某些不耐高溫的部件，它的溫度高了，可以跟地球上一樣利用空氣傳導、對流方式，由類似“空調”的裝置把熱量集中到外部散熱板上，外部散熱板再把熱量輻射出去。當然，這個元件也可以使用液體冷卻，被加溫後的液體透過傳導再流到散熱片裡，依然透過散熱片輻射出去。總之，無論航天器內部的熱量如何流動，最後都是集中到外部的散熱片上來處理。

除了解決散熱問題，我們還要在如何減少接受太陽輻射面積入手。嫦娥四號落月時，正值月球白天，最長可連續半月是白天，太陽輻射時間長，整個月球車暴曬在太陽下，溫度可能迅速升高，在它的兩翼裝有太陽能電池板，一方面透過調整角度讓部分元器件躲在“陰涼”處，防止升溫過快，另一方面可以充分利用電池板發電，轉化了太陽能，維繫月球車工作。

當然也可以利用晝夜變化來平衡一下熱量，白天儲存熱量，晚上釋放，適合圍繞地球衛星的散熱。

有些航天器閃著銀光，因為表面有一些反射熱輻射的材料，這樣也是為了控制溫度。都是溫控措施。

嫦娥四號快要落月了，白天連續半月高溫，夜晚要持續半月的低溫。如何解決散熱和保溫的問題上，會面臨月球環境條件下的考驗。

千辰宣澤天文宇客2019-01-02 11:02:06

首先更正的是月球上的是探測器，不是火箭，火箭是搭載探測器的“運輸工具”，它將探測器運送到軌道上後會脫落，墜入指定地點。

散熱一般是導熱-對流-輻射。據相關資料顯示：月球上的探測器發動機在設計時需要保證搭載的儀器和部件處在合理的工作環境下，所以在設計時要透過模擬計算確定關鍵部位熱負荷的大小。設計方案中，探測器的變推力發動機和姿態控制發動機工作時，會對探測器上的太陽翼、著陸腿、導航儀和天線等產生熱和力作用。

由於計算過程很複雜，我簡單概括了。

月球探測器發動機的燃燒產物中的吸收性分為CO2，CO，H2O，在1-20μm的波長區域就涵蓋了幾乎全波段羽流輻射能量。對發動機輻射的計算常有熱流法、離散傳遞法等。

計算後表明：首先變推力發動機羽流在探測器底面儀器和著陸腿上熱流密度量級是10萬/米²，熱流最大的是導航敏感器，為39萬/米²，較於噴管壁面的輻射和熱效應小一個量級；其次姿態控制發動機對太陽翼的熱流為11萬/米²，最大輻射流是一次性開啟的太陽翼，是15萬/米²，輻射熱流很小。較於噴管壁的輻射羽流對流熱效應還小2，3個量級。

因此月球上探測器的發動機一般無需散熱。下圖為太陽離子發動機。