月球取樣面臨高溫挑戰(zhàn)， “嫦娥”自備降溫“神器”！

□ 朱镕寬

5月3日，嫦娥六號(hào)探測(cè)器搭乘長(zhǎng)征五號(hào)遙八運(yùn)載火箭在海南文昌發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，由此開(kāi)啟為期53天的全球首次月球背面取樣返回之旅。

5月3日拍攝的嫦娥六號(hào)探測(cè)器和長(zhǎng)征五號(hào)遙八運(yùn)載火箭器箭組合體（來(lái)源：新華社）

在100多攝氏度的月球表面挖土，那小小的“嫦娥”沒(méi)有足夠的散熱面積，這時(shí)就輪到我們自主研發(fā)的散熱神器“水升華器”閃亮登場(chǎng)了。

那么，這種水升華器為什么能散熱？我們?cè)谘籽紫娜沾碉L(fēng)扇，身上的汗水蒸發(fā)了，是不是感到?jīng)隹於嗔恕?/p>

月球表面雖然沒(méi)有空氣，形成不了風(fēng)，但是水在真空環(huán)境蒸發(fā)，結(jié)冰后升華會(huì)帶走大量的熱量。

水升華器主要由多孔板、儲(chǔ)水箱、水管、控制閥門(mén)四部分構(gòu)成。當(dāng)“嫦娥”表面溫度過(guò)高時(shí)，水升華器就會(huì)收到開(kāi)始工作的信號(hào)，控制閥門(mén)自主打開(kāi)，存儲(chǔ)在儲(chǔ)水箱中的水就會(huì)通過(guò)水管流入多孔板。多孔板一側(cè)暴露在月球真空環(huán)境中，那么靠近這一側(cè)的水分子就會(huì)馬上蒸發(fā)，需要大量吸熱，把板中靠近“嫦娥”的水凍成冰。真空環(huán)境壓力非常小，冰中固態(tài)水分子一旦失去束縛，就很容易跑出來(lái)變成活躍的氣態(tài)，這就是升華。而升華會(huì)吸收更多的熱量，“嫦娥”的溫度也就降下來(lái)了。你可不要小看這普普通通的5公斤水帶走的熱量，它能讓“嫦娥”在炎炎烈日下多工作20個(gè)小時(shí)。

升華散熱的原理聽(tīng)起來(lái)并不復(fù)雜，但要保證供水量和水消耗量之間的平衡，可不是一件容易的事：一次給水太多，來(lái)不及結(jié)冰的水就會(huì)噴出多孔板；給水太少，凝結(jié)不出足夠的冰，熱量又散不出去。

作為質(zhì)量第一責(zé)任人，設(shè)計(jì)師需要考慮一切可能性。

嫦娥五號(hào)總設(shè)計(jì)師楊孟飛院士最常問(wèn)的就是“為什么”，如果誰(shuí)能經(jīng)得住他的“七個(gè)為什么”，就證明對(duì)技術(shù)、產(chǎn)品和過(guò)程完全吃透了。

“中國(guó)航天人絕不帶問(wèn)題上天”。一次次否決與爭(zhēng)論打磨出安全、高質(zhì)量方案，在挑戰(zhàn)中創(chuàng)新，在重壓下跨越，無(wú)數(shù)心血澆灌出探空攬?jiān)碌碾A梯。

（作者系北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部航天器熱控設(shè)計(jì)師、第十屆全國(guó)科普講解大賽一等獎(jiǎng)獲得者）