东方红原装配件
自2016年起,每年的4月24日为“中国航天日”,你知道吗?在几十年前的这一天,我们的第一颗卫星
东方红一号
冉冉升空。
要知道,当初航天工程师对这颗卫星的
设计寿命为20天
,但“东方红一号”至今都没有坠落,还飞驰在太空中,这是为何?
优秀的设计结构
其实,很大一部分原因来自于东方红一号优秀的设计技术,超前的温度环控就是其中一点。
要知道,
太空的环境非常恶劣
,背阳面和朝阳面的温差高达几百摄氏度,如果没有一个良好的温度环控系统,将对仪器设备造成极大的负面影响,甚至将面临解体的风险。
东方红一号使用的是
有机温控涂层
和
无机温控涂层
的结合,由中科院有机所和硅酸盐所研制。
高辐射有机温控涂层是一种特殊的涂层材料,其主要功能是在高辐射环境下控制温度,同时它也能够提供出色的绝热性能。
这种涂层被广泛应用于
核能、核医学、航天等领域
,不仅保护设备
免受高温的影响
,还能够有效隔热,提升设备性能和人员安全。
其原因在于,高辐射有机温控涂层采用了特殊的材料和结构设计,具有优异的隔热能力。
它通常由多层复合材料构成,其中包括高吸收和高反射辐射的材料,以及高温抗性材料。
这些材料能够有效地
阻挡和减少热量传递
,形成隔热层,从而降低温度的传导和辐射。
其次,高辐射有机温控涂层的绝热性能得益于其内部的气体填充,在涂层的制备过程中,常会注入空气或其他气体,形成微小的气泡或孔隙结构。这些气体或孔隙能够有效地阻挡热量传递,起到隔热作用。
另外,高辐射有机温控涂层还采用了辐射反射技术,减少热量的吸收。
辐射反射层
通常由具有高反射率的金属或陶瓷材料组成,可以反射大部分的热辐射,防止热量的吸收和传导。
这样一来,涂层在高辐射环境中能够降低温度的升高,同时保持设备和部件的稳定性。
强大的无机温控涂层
在无机温控涂层方面,硅酸盐所为东方红一号专门打造了一款
电化学阳极氧化方案
。
电化学阳极氧化
是一种表面处理技术,通过在金属表面形成氧化层来提高其耐腐蚀性、硬度和耐磨性。
这一过程是在特定电解液中,利用阳极氧化电流将金属阳极氧化生成氧化膜。
电化学阳极氧化广泛应用于制造业中,对铝、镁、锌和钛等金属具有重要作用。经过阳极氧化处理后,金属表面形成了一层致密的氧化膜,这一膜具有良好的耐腐蚀性能。
氧化膜能够隔绝金属与外界环境的接触,防止进一步的
氧化反应和腐蚀
。
特别是对铝材料而言,经过阳极氧化处理后的氧化膜硬度高、不易磨损,有效延长了铝制品的使用寿命。
电化学阳极氧化还能够增加金属的硬度和强度,在阳极氧化过程中,氧化膜能够显著增加金属表面的硬度,使金属具有更好的
抗划伤和抗磨损能力
。
这对于需要耐磨性的零配件和工具尤为重要。
此外,氧化膜的形成还能够在某种程度上增加金属的强度,提高其机械性能和抗拉伸能力。
在两种优秀的涂层技术结合下,东方红一号才能
“坚不可摧”
,在太空“自由翱翔”几十年的时间。
高轨道运行
再者,除开本身的技术之外,之所以东方红一号能够长久不坠落,还有原因在于当初发射的时候,就是想将其作为一颗
高轨卫星
,近地点大约441千米,远地点高2368千米。
与之相比,
国际空间站
距离地面也才大约400千米左右。
根据引力作用原理,作为一颗高轨道卫星,
它的环绕地球轨道的速度相对较快,这样才能保持卫星和地球引力之间的平衡。
根据牛顿第一定律,物体在无外力作用下保持匀速直线运动。
由于高轨道卫星的速度足够高,地球的引力很难将其拉回地面,使其继续保持在轨道上运行,从而
不会坠落到地面
。
如果说东方红一号在未来的某一天落地,那么基本可以肯定是在近地点距离。其次,根据万有引力定律,地面上的物体与地球质量中心之间的引力与距离的平方成反比。
因此,高轨道卫星距离地球表面较远,受到的引力相对较小,很难将其拉回地面。
即使存在一些
扰动力
,如太阳风和地球的摩擦,其效应也会被轨道高度和速度的组合所抵消,使卫星保持在轨道上稳定运行。
最后,考虑到几十年以来,人类发射了大量的卫星,也出现过许多太空事故,在地球轨道附近造成了大量的太空垃圾。
这些太空垃圾受到地球的引力作用在绕轨飞行,一旦和其他卫星碰撞,将造成严重后果。而这些太空垃圾大多在近轨或者是中轨附近,高轨道的太空垃圾非常少。
所以,东方红一号在运行的过程当中,被
太空垃圾
“碰瓷”的概率也相对要低很多,不容易发生事故。
作为我国第一颗发射的卫星,不仅在技术上完美符合了要求,而且使得中国的国际地位得到提升,证明了中国人民的智慧和能力,是中华民族科技强国战略的重要标志。
对于我们而言,东方红一号长久在地轨运行,恰好象征着中国人的航天梦经久不衰。
参考资料:
中国军网:独家揭秘“东方红一号”卫星发射始末
中国空间技术研究院《让人热泪盈眶!揭秘东方红一号卫星的研制岁月》
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