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，嫦娥六號探測器搭乘長征五號遙八運載火箭在海南文昌發(fā)射場發(fā)射升空，由此開啟為期53天的全球首次月球背面取樣返回之旅。

5月3日拍攝的嫦娥六號探測器和長征五號遙八運載火箭器箭組合體（來源：新華社）

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

那么，這種水升華器為什么能散熱？我們在炎炎夏日吹風扇，身上的汗水蒸發(fā)了，是不是感到?jīng)隹於嗔恕?/p>

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

水升華器主要由多孔板、儲水箱、水管、控制閥門四部分構(gòu)成。當“嫦娥”表面溫度過高時，水升華器就會收到開始工作的信號，控制閥門自主打開，存儲在儲水箱中的水就會通過水管流入多孔板。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，就很容易跑出來變成活躍的氣態(tài)，這就是升華。而升華會吸收更多的熱量，“嫦娥”的溫度也就降下來了。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個小時。

升華散熱的原理聽起來并不復(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，來不及結(jié)冰的水就會噴出多孔板；給水太少，凝結(jié)不出足夠的冰，熱量又散不出去。

作為質(zhì)量第一責任人，設(shè)計師需要考慮一切可能性。

嫦娥五號總設(shè)計師楊孟飛院士最常問的就是“為什么”，如果誰能經(jīng)得住他的“七個為什么”，就證明對技術(shù)、產(chǎn)品和過程完全吃透了。

“中國航天人絕不帶問題上天”。一次次否決與爭論打磨出安全、高質(zhì)量方案，在挑戰(zhàn)中創(chuàng)新，在重壓下跨越，無數(shù)心血澆灌出探空攬月的階梯。

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