太空中温度接近绝对零度！为何空间站不仅不保暖，还得主动散热？

之前看过一个网友提问，说太空温度这么低，那么咱们的空间站得花多少能量用于保暖，才能让航天员在上面生活呀？

这个问题很有意思，但是从根本上就有一个错误。就是空间站比起“保暖”，更该花心思的是“散热”。这就怪了，毕竟太空温度低是个人尽皆知的事实。这听起来不符合常理，但是这符合物理！

宇宙的温度究竟有多低？

我们居住在地球上，而地球上通常认为的冷，最多也就是零下十几度，最多零下几十度。有记载的最低温是1967年初，挪威人在极点站曾经记录到的零下94.5摄氏度。

然而对于太空来说，这都算高温了，太空的温度是接近绝对零度-273.15度的，虽然后来因为有了宇宙大爆炸的余温，让宇宙温度升高了一点，但也有零下270.4度左右。

置身于这样的低温之下，可想而知人身体内的体液会被瞬间冻住，细胞也会瞬间停止活动，等于“死透”了。而咱们既然要上太空，就得在飞船船舱里保持人类适宜的温度。26度左右肯定要有，这是人类最舒服的温度。

26度和零下270度差了接近三百度。所以，按照正常思维来说这空间站保温应该是个很大的问题。但是，事情恰好相反。空间站不仅不需要保温或者加热。反而还需要散热降温。

空间站为什么需要散热？

这个问题我们需要结合温度的定义来看。温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。

要说明物体分子的热运动，我们来看一个很简单的实验。曾经有科学家，在一上一下两个大玻璃瓶中，灌满了不同的气体。且一瓶子里的气体有颜色，另一瓶里的空气没有颜色。并且下面瓶子里的气体密度更大。然后打开两个瓶子之间的隔断，然后通过颜色变化，发现两个瓶子空气开始混合，最后都变成了较浅的颜色。说明两瓶空气混合在了一起。

这种现象就是分子热运动的体现，因为按照常理，下面瓶子里的气体密度更大的话，两者是不会相互融合的。并且温度越高，气体混合得就越快。液体和固体都存在这样的现象，但是由于运动比气体分子的剧烈程度低很多。所以不明显罢了。

所以，要形成温度。需要满足两个条件：

第一，需要有微观分子。体现在本篇文章中就是，宇宙几乎没有空气。

第二，还需要微观分子进行热运动。如果一堆分子处于静止状态，也是测不到温度的。

而宇宙是几乎没有微观分子的，所以飞船的热量并没有介质传递，热量也会一直在飞船上积累。所以，给飞船散热就成了一个棘手的问题。

空间站如何散热？

目前，已知的散热方法有三种：热传递，热对流和热辐射，我们一个个来说。

首先是热传递。这也是在地球上散热的主要方式，指两个物体相互接触，热量会从高温物体传递到低温物体。热水袋就是通过这个原理让我们的双手暖和起来的，烧水也是同理。

不过在太空，可以就此打住了。太空里接近真空，没有物体和空间站接触，所以你没有办法把热量散发到其他介质中。

其实我们的生活中就有个最简单的例子：保温杯。

其实这个名字有一定的歧义，看保温杯英文：Vacuum cup可能会更好理解一点。vacuum是真空的意思，直译过来就是真空杯的意思。

保温杯有两层金属壳，这两层之间需要尽可能抽成真空。水和外界的热量主要是通过热传递的方式传递的，让热量无法在这两层金属壳之间传递。也就能保证保温杯内的温度了。

当然，抽成完全真空是不可能的，宇宙都不是真的真空，我们的技术就更做不到了。但是只要抽得足够“空”，保温效果就可以十分理想了。

所以类似的，和保温杯夹层里同样的真空也是太空的现状。所以不能传递热量。

除了热传递。热量还可以通过热对流的形式传递。

热对流主要是指流体之间，也就是空气和液体之间的流动，比如你把100度的水倒进10度的水里。同样因为宇宙是真空，别说流体，固体也没有！所以这方法也不能用。

在疫情爆发后使用频繁的热成像仪

那么只能寄希望于热辐射了，只要存在温度的物体都会产生辐射，温度越高辐射强度越大。这也就是红外测温设备的原理，通过物体自身辐射的热辐射的高低，判断这个物体的温度。

而且，我们最熟悉的太阳，就是通过热辐射的形式将热量送达地球的。因为只有热辐射才能不受宇宙真空的影响，将热量送达地球。这也是地球上有着宜人的温度，但太阳和地球之间的太空仍然是极寒之地的原因。

而来自太阳的热辐射到达地球之后，经过大地的反射等过程，才“加热”了地球。

利用了同样原理的还有微波炉，利用微波加热的电磁炉，就是通过辐射电磁波的形式，将热量均匀传递给食物。既避免了一部分热量浪费，而且微波炉加热的食物还非常均匀，不会出现外边很烫里面还没熟的情况。

不难看出，在没有空气这样流体的前提下，咱们的空间站就只能选择热辐射的方式来散热了。

空间站热量来源和散热原理

不过，这里我们还是得回归一下主题，就是太空中那么冷，那空间站中的“热”又是哪里来的呢？

空间站的热量主要还是来自于太阳，如果空间站转到面向太阳的一面，那么此时的温度可能会高达一百多度。而如果转到地球挡住太阳的另一面，那这个温度可能会骤降到零下100度。并且由于空间站转速快，相当于一天内要经历十几次日出，日落，温度变化十分剧烈。

除此之外，飞船上的电子设备的发热也是热源之一。可不要小看这些电子设备，如果你有一台高性能的计算机，当你在玩配置很高的游戏的时候，你可以把手伸到机箱后面试试吹出来的热风。而空间站的计算机发热量比起家用电脑，只能说是有过之而无不及。

最后，航天员也会因为自身的体温散发热量。空间站的热量来源大致就来源于这三部分。

不过不用担心，现在的空间站上已经配备了相当完善的温度控制系统。

目前可以把空间站的散热系统分为两种，分别是主动温度控制和被动温度控制。

主动热控制系统的作用是“散热”，也叫ATCS，主要由闭环管道组成，通过制冷液——液氨，来将空间站产生的废热带到外部的光伏散热器板上。

光伏散热器板展开时可是有高3.12米，长达13.6米，再利用我们上文提到的热辐射原理，将热量散发到太空之中，这样一来，空间站的温度就保持住了。

这里还有个问题，就是在太空的极低温下，难道不是会冻住所有的液体吗？这里就要提到液氨的妙处了。液氨的结冰温度比水低得多，达到了零下77摄氏度，所以在空间站外短暂地通过一下，也不至于像水那样快速结冰。

不过以上只是国际空间站主冷却回路的用法，不同国家的舱段，也有使用不同散热剂的情况，如空间站美国舱段内部中温和低温回路，冷却剂为都为水，但温度不同；俄罗斯舱段内部回路，冷却剂为三醇溶液；俄国舱段外部回路，则使用了聚甲基硅氧烷；日本舱段则使用了氟化物。

红色为主冷却回路，蓝色为美国舱段，黄色为俄罗斯舱段，橙色为日本舱段

而被动温度控制，简单来说就是“隔热”。

空间站的舱体都有一层多层隔热层(MLI)的高反射层，该反射层它是由铝化聚酯薄膜和涤纶制成。除了少数的舷窗和舱门之外，都有覆盖。

这些材料可以保证将大部分太阳照射反射，从而将热量隔绝在外，从而保持舱内的温度适合宇航员生活，并且设备能正常运转。并且这层高反射层也负责在空间站飞行到地球的背面时，保护宇航员不受低温影响。

红圈内为国际空间站散热片

人类上太空，等同于断开自己一直以来连着的“根”，进入了一个陌生又危险的环境当中，但是在现代科技的保护下，我们可以期盼着人类走得更远。