第三百四十章:奇葩的翻滾散熱方式

　　制造‘零號’系列衛星，需要的新技術并不多。

　　像鑭化鎵硅太陽能薄膜發電板、鋰硫電池這些東西都是很早之前就已經拿出來，并制造過的科技。

　　稍稍麻煩一點的是功能性芯片的定制。

　　以目前的情況，韓元暫時沒法將計算機小型化安插到衛星上，只能通過集成功能芯片來做一個固定的反應。

　　這樣一來，零號衛星上布置的芯片需要集成上去的功能數量還不少，比如簡單的計算功能、判斷功能、指令執行功能、數據存儲功能等。

　　這些對應的是衛星的高度檢查，軌道調整，信號接收與返回等。

　　缺少了這些，上天的衛星不超過十天就會劃破天際變成一顆璀璨的流星。

　　說不定還會砸到韓元自己頭頂也有可能。

　　一百六十公里的近地軌道還是太近了。

　　這只是達到了衛星繞軌運行的最低要求而已。

　　人類發射到太空的普通情況下并不會貼著地表飛行。

　　像米國阿波羅飛船后期任務的停泊軌道低至一百十五千米時已經極為罕見的，更多情況下有效軌道高度至少四百公里起步。

　　稍微低一點的也有，比如需要進行高清拍攝的軍事間諜衛星，氣象衛星，空間站這些。

　　這些都在最低軌運行，但實際上也在三百公里以上的高空。

　　因為軌道越低，離地面就越近，衛星/空間站遭受到的空氣阻力越大，到引力的影響也就越大。

　　這樣一來，保持衛星的軌道高度和速度就需要更多的燃料，極大的降低了衛星的使用壽命。

　　不同軌道高度運行的衛星，其保持圓軌運行的速度是不同的。

　　在一百六十公里的高空，需要7.9km/s的速度才能抵消地球引力的影響。

　　但如果軌道拉高，拉高到五百公里的高空，那么只需要7.62km/s的速度就能抵消引力的影響了。

　　再往上，需要的速度就更低了。

　　這是可以通過公式計算的，即gmm/(r2)（衛星受到的地球引力）mv2/r（衛星運動的離心力）。

　　如果簡化一下，可以先變成gm/rv2，再簡化一次可以寫成v√(gm/r)。

　　即便是一個只上過小學的人，都可以從簡化公式看出，衛星運動的線速度與其運行軌道高度是成平方反比的。

　　即軌道高度越大，所需要的運動線速度越小。

　　如果拉到3.6萬千米的地球同步軌道，衛星的速度甚至只需要3.1千米/秒就可以保持穩定的繞軌運動。

　　這個速度遠低于第一宇宙速度。

　　一個通訊衛星的制造，對于韓元來說并不困難。

　　在有不少一些零件可以通過科技積分進行直接兌換的情況下，再加上數控機床的輔助。

　　一下午一晚上的時間，他已經快搞定接近三分之一的零件了。

　　稍稍麻煩一點的是長波信號天線的制造，制造這個花費了借接近六個多小時的時間。

　　倒不是說形狀什么的。

　　而是制造衛星上長波天線的材料。

　　在早期運載衛星的時候，信號天線因為材料問題,

　　一般都很長很大,

　　才能接收到足夠的信號。

　　而航天飛機或者運載火箭空間都有一定的限制,

　　容不下長寬數米的天線組。

　　但這玩意又很關鍵，必須要，所以只能使用記憶金屬來制造的。

　　使用記憶金屬制造衛星天線組的好處是,

　　先成型后可以將其折疊揉成小體積。

　　運送到近地軌道后，因為近地軌道的條件符合制造條件,

　　信號天線會慢慢的恢復成原先的樣子。

　　極大的縮小了空間的占用率。

　　缺點是低溫單程形狀記憶恢復金屬的加工步驟比較復雜。

　　即便是韓元腦海中有對應的知識信息,

　　也免不了復雜的加工步驟。

　　因為常見的鎳鈦基形狀記憶合金、銅基形狀記憶合金、鐵基形狀記憶合金都有自己的‘變態溫度’。

　　這種‘變態溫度’是由金屬的物理性質決定的,

　　沒法改變。

　　在考慮了三秒后，韓元決定使用鎳鈦基形記憶金屬來制造衛星上的天線。

　　這種記憶金屬的制造相對于銅基、鐵基記憶金屬來說要簡單一些,

　　耗費的時間也少很多。

　　制造方法是先按照一定的鎳鈦材料比進行配比冶煉合金。

　　合金冶煉出來后塑形，然后進行高溫加熱，加熱到‘馬氏體狀態溫度’,

　　在這個溫度下再在ms記憶點附近進行大量形變,

　　形變度得超過百分之十。

　　每一次的形變都要進行高溫加熱,

　　使其恢復原型,

　　不斷重復這個過程就可。

　　其原理是因為處于‘馬氏體狀態’的鎳鈦記憶合金形變量超過了‘馬氏體平臺區’，然后就產生了一定程度的不可逆的塑性形變和一定的位錯結構。

　　進行重新加熱后,

　　馬氏體變形中的可逆部分先起作用，讓形狀恢復一部分。

　　而后再進行冷卻，那么位錯結構會產生一個類似于彈簧力一般的力場,

　　驅使金屬材料形變，恢復成原先的樣子。

　　這就是記憶金屬為什么能在‘變態溫度’下恢復原形的原理。

　　而多次的加溫、形變、冷卻,

　　能大幅度增加這種記憶效應。

　　如果技術好的話，恢復條件適宜,

　　做出來的記憶金屬零件在被揉成一團后，在短短半分鐘內就完全恢復。

　　從傍晚六點多,

　　一直忙到凌晨一點，韓元總算將衛星上的信號天線制造出來了。

　　最終的成品，有種九十年代電視機使用的那種用竹竿頂房頂上的那種鋁管天線的感覺。

　　最前段是四根空心的記憶合金組成的x形狀，后面連接著六根短一些的垂直信號引號棍。

　　引導棍帶有一定的弧度，能最大范圍的增加地面發送的電波信號。

　　看到這個形狀的天線，直播間里面部分年齡大一些的觀眾頓時就懷念起來。

　　這就是衛星上使用的天線？跟我老家電視使用的哪種差不多。

　　好懷念的感覺，以前小時候為了看電視,

　　舉著根竹竿到處找信號。

　　主播你咋不弄個信號鍋呢？那種好多了。

　　這玩意真的可以接收電信號嗎？

說起信號鍋，我就想起來我家以前裝的一個，很大，但它能搜到某些成人頻道　　這么牛批？求鏈接！

　　求某寶鏈接,

我這就下單　　亞太6號！

　　衛星鍋這玩意搜臺看臉，想搜的臺搜不到經常發生，而且一到雨天這玩意就容易一個臺都搜不到，賊坑爹。

　　我家就用衛星鍋，用這種鍋能收到境外信號，國外節目香香的。

　　好家伙，收到境外信號，這可刑啊。

　　樓上開門，查煤氣水表的。

　　開門，快遞到了。

　　啊對對對對，國外節目都香，那你趕緊滾吧。

　　直播間里面的觀眾對韓元制造出來的天線很感興趣，這東西引起了不少人的回憶。

　　韓元看了眼彈幕，也有些懷念，無論是信號鍋，還是手中的這種信號塔，他小時候也都用過。

　　甚至還大雪天冷死個人的情況下為了看眼電視跑到樓頂去給信號鍋掃雪。

　　不過懷念不影響他后面的動作，天線塔做好后，他順手就給揉成了一團。

　　這屬于對記憶金屬的檢測之一，只是手段有點粗暴而已。

　　看到這一幕，直播間里面頓時發出一片問號，這次韓元還沒來得及回答，直播間里面就有觀眾裝b了。

　　記憶金屬而已，大驚小怪！

　　馬上就能恢復了，變戲法一樣。

　　看到虛擬屏幕上的彈幕，韓元怪異笑了笑，沒有說話，只是拿著被揉成一團的信號天線站在那里。

　　三十秒過去、一分鐘過去，兩分鐘過去，他手中的一團信號塔沒有任何變化，有些觀眾開始不耐煩起來。

　　不是說可以恢復嗎？怎么一點變化都沒有。

　　就這？就這？這就是記憶金屬啊？

　　主播你是不是揉過頭了啊，它都變不回原來的樣子了。

　　時間啊，這才過去多久？就算能夠恢復也要時間的。

　　時間個屁，不懂裝懂！記憶金屬的恢復需要放置到它的‘變態溫度’中才可以。

　　是加熱吧，我見過記憶金屬做的彈簧，拉直后加熱可以恢復，不過主播這個應該不是加熱。

　　我記得鎳鈦記憶金屬的形變溫度好像是40度。

　　突然想到，如果用記憶金屬造車的話，就不怕車禍了吧？撞了也能自己恢復。

　　買燈送車的那家，就有一臺用記憶金屬造的車，價值兩個多億，不過發生了車禍，可能是這樣的：‘車癟了，人沒了，澆熱水，車好了，人埋了’_

　　撞個車，人死了，車沒事，有請下一位駕駛者！（狗頭）

　　聽起來挺牛逼的，我要是給掰斷了，它還能自己沾回去嗎？掰斷不行的話，我給它打個死結它還能恢復嗎？

　　不得不說，沙雕網友們的腦洞有時候還是挺大的。

　　一些問題給韓元都整懵了。

　　造根記憶金屬線，如果打上死結，它還能恢復原形嗎？

　　這是個值得實驗一下的問題。

　　至于手中的信號天線之所以沒有恢復原形，的確是和它的‘變態溫度’有關系。

　　手中的這種‘鎳鈦基形記憶合金’，它的形變恢復溫度接近一百五十度，而不是普通記憶金屬的四十度。

　　之所以設計的這么高，是考慮到太空的環境的。

　　距離地面一百六十公里以上的近地軌道，大氣相當稀薄。

　　衛星在這個高度運行的時候，因為沒有大氣的緩沖，面向太陽的一面溫度能達到兩百度以上。

　　而背向太陽的一面，溫度能低到零下四十度。

　　溫度控制這個問題，無論是對于無人的衛星、深空探測器，還是載人的空間站、飛船，都是需要考慮的。

　　如果是載人航天的話，保證航天飛機或者空間站內部的溫度穩定是必須的。

　　以華國發射上去的空間站為例。

　　空間站在三百公里的近地軌道飛行過程中，向陽面艙外溫度會超過一百五度，而背陽面的溫度則低至零下60℃以下。

　　衛星，航天飛機，包括大型空間站的散熱，是一件很麻煩的事情。

　　除了厚重的隔熱層外，肯定還需要其他的散熱手段。

　　在太空中，散熱基本依靠輻射散熱來解決隔熱層無法解決的余熱問題。

　　也就是一個循環的管道，內部裝滿冷卻劑液體，然后管子聯通產生熱量的部件以及散熱部分。

　　最后通過一臺電泵讓管子里面的液體循環動起來，涼的液體跑到產生熱量的地方積蓄熱量，蓄熱完成后，再去涼的地方散熱。

　　但這樣一來，光是一套完善的散熱系統，就會給空間站或者衛星不少額外的重量，大大的增加了負擔。

　　而這次發射上去的衛星，韓元沒設計散熱系統。

　　不過不代表他沒有考慮到這股問題。

　　他會給衛星除了太陽能發電板之外的部分，涂上一種從初級航天應用知識信息中獲取到的白色涂料。

　　這種白色涂料的吸收率要比鋁高些，但發射率更高。

　　真空中沒有對流，整體的和外界熱交換基本通過熱輻射進行。

　　材料表面一方面吸收熱輻射，同時也對外部真空中輻射釋放熱量。

　　而這種白色涂料的發射率很高，能將衛星表面的溫度控制到一百一十度左右。

　　這個溫度雖然對于電子元件還有一些損害，還需要再降低。

　　而再次降低溫度，韓元依舊沒有設計散熱系統。

　　讓采用了另外一種方式進行散熱。

　　這種模式叫做‘衛星翻滾散熱’。

　　就跟大街上賣的烤肉一樣。

　　原理其實很簡單，衛星上天后，會啟動內部的控制程序，通過緩慢滾轉，來避免某一面溫度過高。

　　因為沒有大氣，熱輻射形成溫度在翻滾到陰面時，會被白色涂料迅速發射到冰冷的真空中，高效率的降低衛星表面的溫度。

　　兩者結合起來，足夠應對熱輻射了。

　　優點是不需要再給衛星設計額外的散熱系統。

　　缺點是衛星翻滾的姿態和角度都需要事嚴格規劃好，對于技術要求較高。

　　而且白色的涂料只能用于衛星的主體部分，無法應用于發電板。

　　不過這對于韓元來說已經足夠了。

　　主體的溫度降低下來，不影響內部的電子元件就可以了。

　　至于太陽能發電板，那完全不需要任何處理。

　　特殊結構的鑭化鎵硅太陽發點材料在成型后能抗住七百度的溫度。

　　兩百多度的溫度壓根就不算啥，就算是再翻一倍對于發電也沒啥影響。

　　如果不是嫌麻煩，韓元還可以在發電板下面再設計一層熱發電板。

　　通過熱效應發電的那種，還可以收獲一份額外的電能。

　　不過鑭化鎵硅太陽能薄膜發電板的效率本身就足夠衛星用了，就算是二十四小時開著微小型電推進發動機也沒啥問題。

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