飞船“黄袍”是为了显得高贵？其实就是控制温度
较真要点：航天器上的“黄袍”是一类热防护装甲，学名叫做“多层隔热材料”，主要用于控制温度，防止由于温度过高或过低而出现航天器仪器失灵的现象。
如果学生对航天感兴趣，他们会发现一件有趣的事情：无论哪个国家发射宇宙飞船，如卫星、探测器或空间站，都覆盖着一层金色的覆盖物，就像一件金色的外套。
为什么这些飞船都穿“黄袍”？要不要通过“加黄袍”的手段来彰显飞船的高贵地位？
嫦娥四号探测器在月球背面工作(来源：视觉中国)
田文一号火星探测器(来源：知乎)
小知识
后周赵匡胤、宋太祖在陈桥发动兵变，被部下披上黄袍。从此他自称天子，争天下。这就是“黄袍加身”的典故。
由于发射成本高，安装在航天器上的每一件设备的重量都是由科学家仔细计算的。所以这件黄袍肯定不是装饰品！它们主要用于控制温度，防止航天器仪器因温度过高或过低而失效。它们是保证航天器正常运行的重要防护设备之一。那么，这些金大衣里温控的工作原理是什么呢？我们继续看！
为什么需要调控航天器的体温？
要理解这个问题，需要了解三种主要的传热方式：热传导、热对流和热辐射。
两种不同温度的固体相互接触时，可以通过内部分子、原子或电子的运动相互交换热量，即热传导；对于不同温度的液体或气体，当它们相互接触时，可以通过流体的运动实现传热，即热对流；此外，任何温度高于绝对零度的物体都会发出携带一定热量的电磁波，即热辐射。
三种传热方式(来源：新浪)
要理解这个问题，需要了解三种主要的传热方式：热传导、热对流和热辐射。
两种不同温度的固体相互接触时，可以通过内部分子、原子或电子的运动相互交换热量，即热传导；对于不同温度的液体或气体，当它们相互接触时，可以通过流体的运动实现传热，即热对流；此外，任何温度高于绝对零度的物体都会发出携带一定热量的电磁波，即热辐射。
航天器体温控制方法之一：被动控制
被动控温，顾名思义，是一种防御性控温方法。就像坦克装备了厚厚的防弹装甲一样，飞船也需要安装一层能有效抵抗热辐射的“防热装甲”。飞船穿的黄袍是一种防热装甲，学名为“多层隔热材料”。
多层隔热材料就像一张厚厚的毯子，主要由两部分组成：反射屏(表层)和隔层(内层)。
多层隔热材料（图源：腾讯）
表层的反射屏可以有效地将以太阳辐射为主的宇宙辐射反射回去，就像是反弹披风一样；而内层的反射屏则可以阻止航天器内部的热量散逸到真空中，从而起到保温的作用。
反射屏常用的一种隔热材料为镀有金属箔（如金箔、铜箔等）的聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜，这也就是我们所看到的金黄色的外套啦（有时也会是银色）！而间隔物一般为疏松多孔的材料，如玻璃纤维、石英纤维等，可以进一步地阻碍航天器与真空环境发生过多的热交换。
除了多层隔热材料外，安装在航天器内部的热管也是一种很常用的被动温度控制方法。热管内部储存的工质（如氨水）可以迅速地将一端热源散发的热量吸收，然后通过热传导的方式在另一端进行散热，从而实现航天器内部的温度控制，整个过程没有消耗能量。
由于在吸热与散热的过程中，热管内部的工质会发生物理状态的改变：首先从液体蒸发为气体，然后再由气体冷凝成液体，所以又被称为“相变介质”。
热管的工作原理（图源：参考文献[1]）
其实，热管是一种用途非常广泛的设备，不仅可以用于航天器的温度控制，在其他工程领域也是不可或缺的“神器”呢！
例如，青藏高原上的冻土层每年都经历着冬天冻结、夏天融化的循环过程，这一季节性冻结—融化的现象带来了严重的地基下沉，是我国青藏铁路建设中的面临的一大难题。工程师们正是在铁路的沿线安装了大量的热管，将土壤内部的热量及时高效地散发到外部，才保证了冻土层的经年不化。
青藏铁路上安装的热管（图源：kknews.com）
除了多层隔热材料以及热管以外，航天器上还会采用隔热器、隔热涂层、被动式热辐射器等许多种不同的被动温度控制装置。
航天器体温控制方法之二：主动控制
被动温度控制的优点是简单方便，不消耗能量；但它也有较为明显的缺点，那就是精度较差。为了实现航天器内部各区域温度的精准控制，一般还需要安装主动温度控制系统。
这种主动温度控制系统的工作原理与我们家用空调非常类似。以常用的一种名为“工质循环回路热控系统”的温度控制系统为例，它利用循环泵作为动力源来驱动工质进行循环流动，在指定的冷却端收集热量，并在另一个释放端释放热量。这种系统看似只是高级版的热管，但可以实现精准的温度控制，是航天器中必不可少的一部分！
国际空间站内部的主动热控系统（图源：参考文献[1]）
同学们，从探究航天器身上所穿的“黄袍”开始，我们在这里学习到了航天器温度控制相关的知识。下一次，如果在电视上看到了相关的新闻，一定要给家长科普一下哦！
知识点总结
本文的涉及到的知识与人教版高中物理课本选修第三册有关，我们最后总结一下：
1. 热量传递的方式主要有三种：热传导、热对流以及热辐射。
2. 由于真空中没有传递介质的存在，航天器主要通过热辐射来吸收热量。
3. 航天器温度控制的方法主要有被动控制和主动控制两种，其中多层隔热材料（也就是金黄色的外套）是被动控制技术的一种。
参考资料：
[1]卜珺珺,曹军,杨晓林.国外载人航天器热控技术发展分析[J].航天器环境工程,2012,(5):499-503. DOI:10.3969/j.issn.1673-1379.2012.05.007.
[2] 江经善.多层隔热材料及其在航天器上的应用[J].宇航材料工艺,2000,30(4):17-25. DOI:10.3969/j.issn.1007-2330.2000.04.004.
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责编/小西途说
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