第三百四十章：奇葩的翻滚散热方式
制造‘零号’系列卫星，需要的新技术并不多。
像镧化镓硅太阳能薄膜发电板、锂硫电池这些东西都是很早之前就已经拿出来，并制造过的科技。
稍稍麻烦一点的是功能性芯片的定制。
以目前的情况，韩元暂时没法将计算机小型化安插到卫星上，只能通过集成功能芯片来做一个固定的反应。
这样一来，零号卫星上布置的芯片需要集成上去的功能数量还不少，比如简单的计算功能、判断功能、指令执行功能、数据存储功能等。
这些对应的是卫星的高度检查，轨道调整，信号接收与返回等。
缺少了这些，上天的卫星不超过十天就会划破天际变成一颗璀璨的流星。
说不定还会砸到韩元自己头顶也有可能。
一百六十公里的近地轨道还是太近了。
这只是达到了卫星绕轨运行的最低要求而已。
人类发射到太空的普通情况下并不会贴着地表飞行。
像米国阿波罗飞船后期任务的停泊轨道低至一百十五千米时已经极为罕见的，更多情况下有效轨道高度至少四百公里起步。
稍微低一点的也有，比如需要进行高清拍摄的军事间谍卫星，气象卫星，空间站这些。
这些都在最低轨运行，但实际上也在三百公里以上的高空。
因为轨道越低，离地面就越近，卫星/空间站遭受到的空气阻力越大，到引力的影响也就越大。
这样一来，保持卫星的轨道高度和速度就需要更多的燃料，极大的降低了卫星的使用寿命。
不同轨道高度运行的卫星，其保持圆轨运行的速度是不同的。
在一百六十公里的高空，需要7.9km/s的速度才能抵消地球引力的影响。
但如果轨道拉高，拉高到五百公里的高空，那么只需要7.62km/s的速度就能抵消引力的影响了。
再往上，需要的速度就更低了。
这是可以通过公式计算的，即gmm/(r^2)（卫星受到的地球引力）=mv^2/r（卫星运动的离心力）。
如果简化一下，可以先变成【gm/r=v^2】，再简化一次可以写成【v=√(gm/r)】。
即便是一个只上过小学的人，都可以从简化公式看出，卫星运动的线速度与其运行轨道高度是成平方反比的。
即轨道高度越大，所需要的运动线速度越小。
如果拉到3.6万千米的地球同步轨道，卫星的速度甚至只需要3.1千米/秒就可以保持稳定的绕轨运动。
这个速度远低于第一宇宙速度。
.......
一个通讯卫星的制造，对于韩元来说并不困难。
在有不少一些零件可以通过科技积分进行直接兑换的情况下，再加上数控机床的辅助。
一下午+一晚上的时间，他已经快搞定接近三分之一的零件了。
稍稍麻烦一点的是长波信号天线的制造，制造这个花费了借接近六个多小时的时间。
倒不是说形状什么的。
而是制造卫星上长波天线的材料。
在早期运载卫星的时候，信号天线因为材料问题, 一般都很长很大, 才能接收到足够的信号。
而航天飞机或者运载火箭空间都有一定的限制, 容不下长宽数米的天线组。
但这玩意又很关键，必须要，所以只能使用记忆金属来制造的。
使用记忆金属制造卫星天线组的好处是, 先成型后可以将其折叠揉成小体积。
运送到近地轨道后，因为近地轨道的条件符合制造条件, 信号天线会慢慢的恢复成原先的样子。
极大的缩小了空间的占用率。
缺点是低温单程形状记忆恢复金属的加工步骤比较复杂。
即便是韩元脑海中有对应的知识信息, 也免不了复杂的加工步骤。
因为常见的镍钛基形状记忆合金、铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金都有自己的‘变态温度’。
这种‘变态温度’是由金属的物理性质决定的, 没法改变。
.......
在考虑了三秒后，韩元决定使用镍钛基形记忆金属来制造卫星上的天线。
这种记忆金属的制造相对于铜基、铁基记忆金属来说要简单一些, 耗费的时间也少很多。
制造方法是先按照一定的镍钛材料比进行配比冶炼合金。
合金冶炼出来后塑形，然后进行高温加热，加热到‘马氏体状态温度’, 在这个温度下再在ms记忆点附近进行大量形变, 形变度得超过百分之十。
每一次的形变都要进行高温加热, 使其恢复原型, 不断重复这个过程就可。
其原理是因为处于‘马氏体状态’的镍钛记忆合金形变量超过了‘马氏体平台区’，然后就产生了一定程度的不可逆的塑性形变和一定的位错结构。
进行重新加热后, 马氏体变形中的可逆部分先起作用，让形状恢复一部分。
而后再进行冷却，那么位错结构会产生一个类似于弹簧力一般的力场, 驱使金属材料形变，恢复成原先的样子。
这就是记忆金属为什么能在‘变态温度’下恢复原形的原理。
而多次的加温、形变、冷却, 能大幅度增加这种记忆效应。
如果技术好的话，恢复条件适宜, 做出来的记忆金属零件在被揉成一团后，在短短半分钟内就完全恢复。
.......
从傍晚六点多, 一直忙到凌晨一点，韩元总算将卫星上的信号天线制造出来了。
最终的成品，有种九十年代电视机使用的那种用竹竿顶房顶上的那种铝管天线的感觉。
最前段是四根空心的记忆合金组成的x形状，后面连接着六根短一些的垂直信号引号棍。
引导棍带有一定的弧度，能最大范围的增加地面发送的电波信号。
看到这个形状的天线，直播间里面部分年龄大一些的观众顿时就怀念起来。
【这就是卫星上使用的天线？跟我老家电视使用的哪种差不多。】
【好怀念的感觉，以前小时候为了看电视, 举着根竹竿到处找信号。】
【主播你咋不弄个信号锅呢？那种好多了。】
【这玩意真的可以接收电信号吗？】
【说起信号锅，我就想起来我家以前装的一个，很大，但它能搜到某些成人频道-----】
【这么牛批？求链接！】
【求某宝链接, 我这就下单】
【亚太6号！】
【卫星锅这玩意搜台看脸，想搜的台搜不到经常发生，而且一到雨天这玩意就容易一个台都搜不到，贼坑爹。】
【我家就用卫星锅，用这种锅能收到境外信号，国外节目香香的。】
【好家伙，收到境外信号，这可刑啊。】
【楼上开门，查煤气水表的。】
【开门，快递到了。】
【啊对对对对，国外节目都香，那你赶紧滚吧。】
.........
直播间里面的观众对韩元制造出来的天线很感兴趣，这东西引起了不少人的回忆。
韩元看了眼弹幕，也有些怀念，无论是信号锅，还是手中的这种信号塔，他小时候也都用过。
甚至还大雪天冷死个人的情况下为了看眼电视跑到楼顶去给信号锅扫雪。
不过怀念不影响他后面的动作，天线塔做好后，他顺手就给揉成了一团。
这属于对记忆金属的检测之一，只是手段有点粗暴而已。
看到这一幕，直播间里面顿时发出一片问号，这次韩元还没来得及回答，直播间里面就有观众装b了。
【记忆金属而已，大惊小怪！】
【马上就能恢复了，变戏法一样。】
看到虚拟屏幕上的弹幕，韩元怪异笑了笑，没有说话，只是拿着被揉成一团的信号天线站在那里。
三十秒过去、一分钟过去，两分钟过去，他手中的一团信号塔没有任何变化，有些观众开始不耐烦起来。
【？？？】
【不是说可以恢复吗？怎么一点变化都没有。】
【就这？就这？这就是记忆金属啊？】
【主播你是不是揉过头了啊，它都变不回原来的样子了。】
【时间啊，这才过去多久？就算能够恢复也要时间的。】
【时间个屁，不懂装懂！记忆金属的恢复需要放置到它的‘变态温度’中才可以。】
【是加热吧，我见过记忆金属做的弹簧，拉直后加热可以恢复，不过主播这个应该不是加热。】
【我记得镍钛记忆金属的形变温度好像是40度。】
【突然想到，如果用记忆金属造车的话，就不怕车祸了吧？撞了也能自己恢复。】
【买灯送车的那家，就有一台用记忆金属造的车，价值两个多亿，不过发生了车祸，可能是这样的：‘车瘪了，人没了，浇热水，车好了，人埋了’?_?】
【撞个车，人死了，车没事，有请下一位驾驶者！（狗头）】
【听起来挺牛逼的，我要是给掰断了，它还能自己沾回去吗？掰断不行的话，我给它打个死结它还能恢复吗？】
.......
不得不说，沙雕网友们的脑洞有时候还是挺大的。
一些问题给韩元都整懵了。
造根记忆金属线，如果打上死结，它还能恢复原形吗？
这是个值得实验一下的问题。
至于手中的信号天线之所以没有恢复原形，的确是和它的‘变态温度’有关系。
手中的这种‘镍钛基形记忆合金’，它的形变恢复温度接近一百五十度，而不是普通记忆金属的四十度。
之所以设计的这么高，是考虑到太空的环境的。
距离地面一百六十公里以上的近地轨道，大气相当稀薄。
卫星在这个高度运行的时候，因为没有大气的缓冲，面向太阳的一面温度能达到两百度以上。
而背向太阳的一面，温度能低到零下四十度。
温度控制这个问题，无论是对于无人的卫星、深空探测器，还是载人的空间站、飞船，都是需要考虑的。
如果是载人航天的话，保证航天飞机或者空间站内部的温度稳定是必须的。
以华国发射上去的空间站为例。
空间站在三百公里的近地轨道飞行过程中，向阳面舱外温度会超过一百五度，而背阳面的温度则低至零下60c以下。
卫星，航天飞机，包括大型空间站的散热，是一件很麻烦的事情。
除了厚重的隔热层外，肯定还需要其他的散热手段。
在太空中，散热基本依靠辐射散热来解决隔热层无法解决的余热问题。
也就是一个循环的管道，内部装满冷却剂液体，然后管子联通产生热量的部件以及散热部分。
最后通过一台电泵让管子里面的液体循环动起来，凉的液体跑到产生热量的地方积蓄热量，蓄热完成后，再去凉的地方散热。
但这样一来，光是一套完善的散热系统，就会给空间站或者卫星不少额外的重量，大大的增加了负担。
而这次发射上去的卫星，韩元没设计散热系统。
不过不代表他没有考虑到这股问题。
他会给卫星除了太阳能发电板之外的部分，涂上一种从初级航天应用知识信息中获取到的白色涂料。
这种白色涂料的吸收率要比铝高些，但发射率更高。
真空中没有对流，整体的和外界热交换基本通过热辐射进行。
材料表面一方面吸收热辐射，同时也对外部真空中辐射释放热量。
而这种白色涂料的发射率很高，能将卫星表面的温度控制到一百一十度左右。
这个温度虽然对于电子元件还有一些损害，还需要再降低。
而再次降低温度，韩元依旧没有设计散热系统。
让采用了另外一种方式进行散热。
这种模式叫做‘卫星翻滚散热’。
就跟大街上卖的烤肉一样。
原理其实很简单，卫星上天后，会启动内部的控制程序，通过缓慢滚转，来避免某一面温度过高。
因为没有大气，热辐射形成温度在翻滚到阴面时，会被白色涂料迅速发射到冰冷的真空中，高效率的降低卫星表面的温度。
两者结合起来，足够应对热辐射了。
优点是不需要再给卫星设计额外的散热系统。
缺点是卫星翻滚的姿态和角度都需要事严格规划好，对于技术要求较高。
而且白色的涂料只能用于卫星的主体部分，无法应用于发电板。
不过这对于韩元来说已经足够了。
主体的温度降低下来，不影响内部的电子元件就可以了。
至于太阳能发电板，那完全不需要任何处理。
特殊结构的镧化镓硅太阳发点材料在成型后能抗住七百度的温度。
两百多度的温度压根就不算啥，就算是再翻一倍对于发电也没啥影响。
如果不是嫌麻烦，韩元还可以在发电板下面再设计一层热发电板。
通过热效应发电的那种，还可以收获一份额外的电能。
不过镧化镓硅太阳能薄膜发电板的效率本身就足够卫星用了，就算是二十四小时开着微小型电推进发动机也没啥问题。
........
像镧化镓硅太阳能薄膜发电板、锂硫电池这些东西都是很早之前就已经拿出来，并制造过的科技。
稍稍麻烦一点的是功能性芯片的定制。
以目前的情况，韩元暂时没法将计算机小型化安插到卫星上，只能通过集成功能芯片来做一个固定的反应。
这样一来，零号卫星上布置的芯片需要集成上去的功能数量还不少，比如简单的计算功能、判断功能、指令执行功能、数据存储功能等。
这些对应的是卫星的高度检查，轨道调整，信号接收与返回等。
缺少了这些，上天的卫星不超过十天就会划破天际变成一颗璀璨的流星。
说不定还会砸到韩元自己头顶也有可能。
一百六十公里的近地轨道还是太近了。
这只是达到了卫星绕轨运行的最低要求而已。
人类发射到太空的普通情况下并不会贴着地表飞行。
像米国阿波罗飞船后期任务的停泊轨道低至一百十五千米时已经极为罕见的，更多情况下有效轨道高度至少四百公里起步。
稍微低一点的也有，比如需要进行高清拍摄的军事间谍卫星，气象卫星，空间站这些。
这些都在最低轨运行，但实际上也在三百公里以上的高空。
因为轨道越低，离地面就越近，卫星/空间站遭受到的空气阻力越大，到引力的影响也就越大。
这样一来，保持卫星的轨道高度和速度就需要更多的燃料，极大的降低了卫星的使用寿命。
不同轨道高度运行的卫星，其保持圆轨运行的速度是不同的。
在一百六十公里的高空，需要7.9km/s的速度才能抵消地球引力的影响。
但如果轨道拉高，拉高到五百公里的高空，那么只需要7.62km/s的速度就能抵消引力的影响了。
再往上，需要的速度就更低了。
这是可以通过公式计算的，即gmm/(r^2)（卫星受到的地球引力）=mv^2/r（卫星运动的离心力）。
如果简化一下，可以先变成【gm/r=v^2】，再简化一次可以写成【v=√(gm/r)】。
即便是一个只上过小学的人，都可以从简化公式看出，卫星运动的线速度与其运行轨道高度是成平方反比的。
即轨道高度越大，所需要的运动线速度越小。
如果拉到3.6万千米的地球同步轨道，卫星的速度甚至只需要3.1千米/秒就可以保持稳定的绕轨运动。
这个速度远低于第一宇宙速度。
.......
一个通讯卫星的制造，对于韩元来说并不困难。
在有不少一些零件可以通过科技积分进行直接兑换的情况下，再加上数控机床的辅助。
一下午+一晚上的时间，他已经快搞定接近三分之一的零件了。
稍稍麻烦一点的是长波信号天线的制造，制造这个花费了借接近六个多小时的时间。
倒不是说形状什么的。
而是制造卫星上长波天线的材料。
在早期运载卫星的时候，信号天线因为材料问题, 一般都很长很大, 才能接收到足够的信号。
而航天飞机或者运载火箭空间都有一定的限制, 容不下长宽数米的天线组。
但这玩意又很关键，必须要，所以只能使用记忆金属来制造的。
使用记忆金属制造卫星天线组的好处是, 先成型后可以将其折叠揉成小体积。
运送到近地轨道后，因为近地轨道的条件符合制造条件, 信号天线会慢慢的恢复成原先的样子。
极大的缩小了空间的占用率。
缺点是低温单程形状记忆恢复金属的加工步骤比较复杂。
即便是韩元脑海中有对应的知识信息, 也免不了复杂的加工步骤。
因为常见的镍钛基形状记忆合金、铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金都有自己的‘变态温度’。
这种‘变态温度’是由金属的物理性质决定的, 没法改变。
.......
在考虑了三秒后，韩元决定使用镍钛基形记忆金属来制造卫星上的天线。
这种记忆金属的制造相对于铜基、铁基记忆金属来说要简单一些, 耗费的时间也少很多。
制造方法是先按照一定的镍钛材料比进行配比冶炼合金。
合金冶炼出来后塑形，然后进行高温加热，加热到‘马氏体状态温度’, 在这个温度下再在ms记忆点附近进行大量形变, 形变度得超过百分之十。
每一次的形变都要进行高温加热, 使其恢复原型, 不断重复这个过程就可。
其原理是因为处于‘马氏体状态’的镍钛记忆合金形变量超过了‘马氏体平台区’，然后就产生了一定程度的不可逆的塑性形变和一定的位错结构。
进行重新加热后, 马氏体变形中的可逆部分先起作用，让形状恢复一部分。
而后再进行冷却，那么位错结构会产生一个类似于弹簧力一般的力场, 驱使金属材料形变，恢复成原先的样子。
这就是记忆金属为什么能在‘变态温度’下恢复原形的原理。
而多次的加温、形变、冷却, 能大幅度增加这种记忆效应。
如果技术好的话，恢复条件适宜, 做出来的记忆金属零件在被揉成一团后，在短短半分钟内就完全恢复。
.......
从傍晚六点多, 一直忙到凌晨一点，韩元总算将卫星上的信号天线制造出来了。
最终的成品，有种九十年代电视机使用的那种用竹竿顶房顶上的那种铝管天线的感觉。
最前段是四根空心的记忆合金组成的x形状，后面连接着六根短一些的垂直信号引号棍。
引导棍带有一定的弧度，能最大范围的增加地面发送的电波信号。
看到这个形状的天线，直播间里面部分年龄大一些的观众顿时就怀念起来。
【这就是卫星上使用的天线？跟我老家电视使用的哪种差不多。】
【好怀念的感觉，以前小时候为了看电视, 举着根竹竿到处找信号。】
【主播你咋不弄个信号锅呢？那种好多了。】
【这玩意真的可以接收电信号吗？】
【说起信号锅，我就想起来我家以前装的一个，很大，但它能搜到某些成人频道-----】
【这么牛批？求链接！】
【求某宝链接, 我这就下单】
【亚太6号！】
【卫星锅这玩意搜台看脸，想搜的台搜不到经常发生，而且一到雨天这玩意就容易一个台都搜不到，贼坑爹。】
【我家就用卫星锅，用这种锅能收到境外信号，国外节目香香的。】
【好家伙，收到境外信号，这可刑啊。】
【楼上开门，查煤气水表的。】
【开门，快递到了。】
【啊对对对对，国外节目都香，那你赶紧滚吧。】
.........
直播间里面的观众对韩元制造出来的天线很感兴趣，这东西引起了不少人的回忆。
韩元看了眼弹幕，也有些怀念，无论是信号锅，还是手中的这种信号塔，他小时候也都用过。
甚至还大雪天冷死个人的情况下为了看眼电视跑到楼顶去给信号锅扫雪。
不过怀念不影响他后面的动作，天线塔做好后，他顺手就给揉成了一团。
这属于对记忆金属的检测之一，只是手段有点粗暴而已。
看到这一幕，直播间里面顿时发出一片问号，这次韩元还没来得及回答，直播间里面就有观众装b了。
【记忆金属而已，大惊小怪！】
【马上就能恢复了，变戏法一样。】
看到虚拟屏幕上的弹幕，韩元怪异笑了笑，没有说话，只是拿着被揉成一团的信号天线站在那里。
三十秒过去、一分钟过去，两分钟过去，他手中的一团信号塔没有任何变化，有些观众开始不耐烦起来。
【？？？】
【不是说可以恢复吗？怎么一点变化都没有。】
【就这？就这？这就是记忆金属啊？】
【主播你是不是揉过头了啊，它都变不回原来的样子了。】
【时间啊，这才过去多久？就算能够恢复也要时间的。】
【时间个屁，不懂装懂！记忆金属的恢复需要放置到它的‘变态温度’中才可以。】
【是加热吧，我见过记忆金属做的弹簧，拉直后加热可以恢复，不过主播这个应该不是加热。】
【我记得镍钛记忆金属的形变温度好像是40度。】
【突然想到，如果用记忆金属造车的话，就不怕车祸了吧？撞了也能自己恢复。】
【买灯送车的那家，就有一台用记忆金属造的车，价值两个多亿，不过发生了车祸，可能是这样的：‘车瘪了，人没了，浇热水，车好了，人埋了’?_?】
【撞个车，人死了，车没事，有请下一位驾驶者！（狗头）】
【听起来挺牛逼的，我要是给掰断了，它还能自己沾回去吗？掰断不行的话，我给它打个死结它还能恢复吗？】
.......
不得不说，沙雕网友们的脑洞有时候还是挺大的。
一些问题给韩元都整懵了。
造根记忆金属线，如果打上死结，它还能恢复原形吗？
这是个值得实验一下的问题。
至于手中的信号天线之所以没有恢复原形，的确是和它的‘变态温度’有关系。
手中的这种‘镍钛基形记忆合金’，它的形变恢复温度接近一百五十度，而不是普通记忆金属的四十度。
之所以设计的这么高，是考虑到太空的环境的。
距离地面一百六十公里以上的近地轨道，大气相当稀薄。
卫星在这个高度运行的时候，因为没有大气的缓冲，面向太阳的一面温度能达到两百度以上。
而背向太阳的一面，温度能低到零下四十度。
温度控制这个问题，无论是对于无人的卫星、深空探测器，还是载人的空间站、飞船，都是需要考虑的。
如果是载人航天的话，保证航天飞机或者空间站内部的温度稳定是必须的。
以华国发射上去的空间站为例。
空间站在三百公里的近地轨道飞行过程中，向阳面舱外温度会超过一百五度，而背阳面的温度则低至零下60c以下。
卫星，航天飞机，包括大型空间站的散热，是一件很麻烦的事情。
除了厚重的隔热层外，肯定还需要其他的散热手段。
在太空中，散热基本依靠辐射散热来解决隔热层无法解决的余热问题。
也就是一个循环的管道，内部装满冷却剂液体，然后管子联通产生热量的部件以及散热部分。
最后通过一台电泵让管子里面的液体循环动起来，凉的液体跑到产生热量的地方积蓄热量，蓄热完成后，再去凉的地方散热。
但这样一来，光是一套完善的散热系统，就会给空间站或者卫星不少额外的重量，大大的增加了负担。
而这次发射上去的卫星，韩元没设计散热系统。
不过不代表他没有考虑到这股问题。
他会给卫星除了太阳能发电板之外的部分，涂上一种从初级航天应用知识信息中获取到的白色涂料。
这种白色涂料的吸收率要比铝高些，但发射率更高。
真空中没有对流，整体的和外界热交换基本通过热辐射进行。
材料表面一方面吸收热辐射，同时也对外部真空中辐射释放热量。
而这种白色涂料的发射率很高，能将卫星表面的温度控制到一百一十度左右。
这个温度虽然对于电子元件还有一些损害，还需要再降低。
而再次降低温度，韩元依旧没有设计散热系统。
让采用了另外一种方式进行散热。
这种模式叫做‘卫星翻滚散热’。
就跟大街上卖的烤肉一样。
原理其实很简单，卫星上天后，会启动内部的控制程序，通过缓慢滚转，来避免某一面温度过高。
因为没有大气，热辐射形成温度在翻滚到阴面时，会被白色涂料迅速发射到冰冷的真空中，高效率的降低卫星表面的温度。
两者结合起来，足够应对热辐射了。
优点是不需要再给卫星设计额外的散热系统。
缺点是卫星翻滚的姿态和角度都需要事严格规划好，对于技术要求较高。
而且白色的涂料只能用于卫星的主体部分，无法应用于发电板。
不过这对于韩元来说已经足够了。
主体的温度降低下来，不影响内部的电子元件就可以了。
至于太阳能发电板，那完全不需要任何处理。
特殊结构的镧化镓硅太阳发点材料在成型后能抗住七百度的温度。
两百多度的温度压根就不算啥，就算是再翻一倍对于发电也没啥影响。
如果不是嫌麻烦，韩元还可以在发电板下面再设计一层热发电板。
通过热效应发电的那种，还可以收获一份额外的电能。
不过镧化镓硅太阳能薄膜发电板的效率本身就足够卫星用了，就算是二十四小时开着微小型电推进发动机也没啥问题。
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