以為太空很冷，沒想到空間站還要散熱

空間站是怎麼維持溫度的呢？Kenneth Pan

簡單答案：有被動溫度控制和主動溫度控制兩大類系統。

詳細答案：

溫度控制這個問題，無論是對於無人的衛星、深空探測器，還是載人的空間站、飛船，都是需要考慮的。在太空中，特別是空間站所在的近地軌道（LEO），航天器因為太陽照射產生的外部熱量以及內部設備運行產生的餘熱都是需要考慮的問題。其實空間站更需要做的是散熱，而不是「保暖」。其中外部因為陽光輻射產生的熱量問題又更為嚴重。相對起來，人體發出的熱量是非常小的問題。

被動溫度控制：

被動溫度控制，用通俗的說法來講，就是：隔熱。

以國際空間站（the International Space Station,ISS）為例，目前的隔熱層是一個多層、多材料的設計，包括了凱夫拉和進行了鋁表面處理的聚酯薄膜（aluminized mylar）等等。如下圖：

主動溫度控制，用通俗的說法來講，就是：散熱。

在太空中，主要依靠輻射散熱來解決餘熱問題。因為太空不像在地面，有空氣這個介質，可以用空氣冷卻這個手段。（插一句：汽車和飛機的液冷，雖然叫液冷，其實最後還是依靠空氣流動把散熱器的熱量帶到周圍環境中。）

太空站散熱系統的原理也很簡單，跟汽車引擎的散熱原理很像：用管道內的冷卻劑液體蓄熱；然後管子聯通產生熱量的部件以及散熱部分；最後用泵讓液體循環：涼的液體跑到產生熱量的地方蓄熱，（例如龐大的太陽能電池板那裡），然後熱的液體再跑到散熱片那裡變涼，散熱片向太空輻射散熱。搞定！

在ISS上，肉眼就能看到兩組三聯裝以及四組單裝的巨型散熱片。如下圖：

每組散熱片展開時高 3.12 米，長 13.6 米。下面有跟人對比的照片，可以更直觀的感受「巨型」：

（圖片來源：NASA，洛 - 馬公司）

工程實踐上，各部分還是有獨立的管道迴路。因為空間站是各國共同修建的，各國自己的艙段採用的設計、甚至冷卻劑液體也各有不同。如下圖：

紅色 --空間站外部主冷卻迴路，冷卻劑為氨水，溫度為 2.6 至 6.1 攝氏度

深藍 --美國艙段內部中溫迴路，冷卻劑為水，12.6 至 17 度

淺藍 --美國艙段內部低溫迴路，水，4 至 10 度

紫色 -- 俄國艙段內部迴路，三醇溶液

橙色 -- 俄國艙段外部迴路，聚甲基硅氧烷

黃色 --日本艙段，氟化物 FC72

NASA跟外邊承包商合作、外包部件設計的時候，一般除了通信、電力、外形尺寸這類的介面要求外，很多時候也會提供餘熱、導熱方面的要求。例如，大叔我當年設計的模塊，就有考慮到導熱問題（thermal bus）：

（圖片來源：筆者本人）

冷卻系統出了問題當然也是大事情。國際空間站2010 年和 2013 年兩次需要太空人出艙作業都是因為冷卻泵故障或者泄露。