科研團隊全球首創(chuàng)熱控技術(shù) 助力巡視器月面生存

　　中新網(wǎng)1月6日電 巡視器要在“水深火熱”極度惡劣的環(huán)境中生存和工作，熱控是關(guān)鍵。為實現(xiàn)中國“嫦娥”在月球上漫步的夢想，總體部熱控人面臨著前所未有的巨大挑戰(zhàn)，他們用行之有效的方法，在月球環(huán)境這一陌生的領(lǐng)域里，闖出了自己的一片天地。

　　挑戰(zhàn)月面生存難題

　　巡視器任務復雜，除了要經(jīng)歷運載火箭發(fā)射段、地月轉(zhuǎn)移段和環(huán)月段，還將經(jīng)歷動力下降段、兩器分離段、月晝工作段、月夜段和晝夜轉(zhuǎn)換段，這些都要求熱控分系統(tǒng)必須具備多種工作模式。月球表面的環(huán)境極端惡劣，月晝溫差大，外熱流也將更加復雜和惡劣。此外，月球表面具有與地面和空間不同的力學環(huán)境。月球表面的重力加速度為1/6g，航天器上被最廣泛應用的高效熱控技術(shù)——氨軸向槽道熱管將無用武之地，而國外飛行過的環(huán)路熱管兩相流技術(shù)又不能適應晝夜轉(zhuǎn)換過程。而巡視器則需要在任務周期內(nèi)多次度過寒冷而漫長的月夜，熱控分系統(tǒng)將得不到任何能源供給，巡視器的“月夜生存”問題幾乎將總體部熱控人逼到了絕境。

　　為解決嫦娥三號巡視器面臨的“劇烈變化熱環(huán)境”及“月夜無法提供電源供給”的巨大困難和挑戰(zhàn)，實現(xiàn)巡視器內(nèi)儀器設(shè)備的溫度控制，總體部熱控研制團隊開始了艱難的攻關(guān)。經(jīng)過大量學習、調(diào)研和論證，在該部熱控室雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)上，研制團隊在熱管實驗室的兩相傳熱技術(shù)研究基礎(chǔ)上，開展了1/6g重力輔助兩相流體回路的研究工作。從2007年9月開始，經(jīng)過8個月馬不停蹄的攻關(guān)論證，他們提出了兩相流體回路的方案，并進行了原理性驗證；此后，又于2008年5月至2009年11月期間，完全自主的研制開發(fā)了月球1/6g重力輔助兩相流體回路熱傳輸系統(tǒng)，并通過了嫦娥三號模樣階段試驗驗證。從2010年11月至今的三年時間里，巡視器熱控研制團隊完成了初樣產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計和研制，并進行了真空熱試驗驗證，產(chǎn)品的功能和性能很好的滿足技術(shù)要求。

　　全球首創(chuàng)熱控技術(shù)

　　1/6g重力輔助兩相流體回路的方案確定凝聚了總體部熱控人的智慧和勇氣。論證初期，經(jīng)過部內(nèi)各流派設(shè)計師的反復討論、斟酌和思考，最終大膽提出使用1/6g重力輔助兩相流體回路解決著陸器和巡視器熱控難題的基本方案。而在新產(chǎn)品的開發(fā)、研制過程中，熱控人更是不斷創(chuàng)新進取，奮力攻關(guān)，依靠堅持不懈的努力解決了多項重大的技術(shù)難題。

　　1/6g重力輔助兩相流體回路系統(tǒng)綜合利用月球1/6g的重力場、特殊“熱源”、兩相流體回路技術(shù)，無需能源供給，用一套回路即可實現(xiàn)探測器內(nèi)所有設(shè)備的溫度控制，解決了在長達14天的月夜無能源供給情況下儀器的溫控難題。利用控制閥實現(xiàn)了兩相流體回路的運行/關(guān)閉兩種工作模式，即高效傳熱和隔熱的功能切換。通過與外協(xié)單位緊密合作，突破了不同金屬材料間超低熱阻安裝結(jié)構(gòu)的技術(shù)瓶頸，相對常規(guī)界面的處理方法，關(guān)鍵部件蒸發(fā)器、冷凝器熱耦合界面的熱阻減少了80%以上。針對月球特殊力學環(huán)境，研制人員建立了1/6g重力驅(qū)動兩相流體回路產(chǎn)品的地面等效模擬方法，提出了兩相流體回路的地面驗證試驗方法，通過降低回路驅(qū)動高度、增大儲液器截面面積和基于調(diào)研基礎(chǔ)預留驅(qū)動余量的綜合處理方法，在通過地面試驗后，能夠保證巡視器在月球上的工作能力。

　　重力輔助兩相流體回路在嫦娥三號上的應用是全球航天器熱控系統(tǒng)設(shè)計的首次嘗試，是中國航天人一項巧妙而獨特的創(chuàng)新設(shè)計，作為嫦娥三號著陸器和巡視器的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)的突破性進展為確保著陸器、巡視器研制的順利開展做出了重要貢獻。該技術(shù)的研究，還同時推動了國內(nèi)兩相傳熱技術(shù)學科的發(fā)展，突破了兩相流體回路1/6g分析模擬技術(shù)、地面驗證試驗技術(shù)；異種金屬材料間超低熱阻安裝結(jié)構(gòu)技術(shù)的突破，帶動了國內(nèi)相關(guān)材料加工領(lǐng)域的發(fā)展。同時，為在行星表面執(zhí)行任務的探測器提供了嶄新的熱控設(shè)計思路，解決了深空探測中普遍面臨的晝夜轉(zhuǎn)換及夜間休眠熱控難題，推動了新型兩相流體回路技術(shù)及產(chǎn)品自身的成熟與發(fā)展，提高了熱控技術(shù)和產(chǎn)品研制水平，為將來兩相流體回路技術(shù)在我國航天領(lǐng)域其它型號的廣泛應用奠定了良好基礎(chǔ)。

　　能征善戰(zhàn)的團隊

　　九霄冷暖君知否？嫦娥不畏廣寒宮。在嫦娥三號熱控技術(shù)攻關(guān)的道路上一路過關(guān)斬將的研制團隊，是一支由30歲左右的設(shè)計師構(gòu)成的年輕團隊。多少次，他們?yōu)榱私鉀Q熱控難題晝夜作戰(zhàn)，調(diào)研、討論、分析、試驗，大家一起吃盒飯，一起半夜回家，直到難題被一個個攻克，想法被一個個驗證，措施被一個個落實。多少次，他們?yōu)榱吮ＷC產(chǎn)品按期交付來回奔走，協(xié)調(diào)、跟產(chǎn)、驗收、交付，處理技術(shù)問題，白天都在工作，夜晚都在行走的車上睡覺。又有多少次，為了忙試驗、趕進度，他們徹夜不眠，連續(xù)作戰(zhàn)，倒休也惦記著工作。他們不僅有堅強的意志，必勝的信念；還有精湛的技術(shù)，快速解決問題的能力；一個人戰(zhàn)斗，他們是特種兵，集體戰(zhàn)斗，他們是主力軍，在嫦娥三號熱控技術(shù)攻關(guān)的道路上，他們集中優(yōu)勢兵力，拔掉一個“碉堡”，又撲向下一個“據(jù)點”，攻堅克難，干凈利索，不留任何隱患。正是這個團隊，他們針對新的形式和狀態(tài)，他們批判地繼承；針對前所未有的難題，他們大膽地提出方案，周密地驗證，并通過學習和創(chuàng)新，實現(xiàn) 熱控技術(shù)的又一次飛躍。

　　隨著嫦娥三號任務的圓滿成功，總體部熱控團隊的設(shè)計師們緊張忙碌而充實的工作暫時告一段落，想想一起為之所努力付出的，大家會心一笑，其中冷暖自知，但是從每個人的笑容里人們可以發(fā)現(xiàn)，他們是幸福的，是欣慰的……

　　成績漸漸成為過去，等待他們的將是新一輪更為艱巨的挑戰(zhàn)。展望未來，他們將以特有的活力、團結(jié)和互補開始新的征程。(龐丹)