随着航天技术的发展，不断有宇航员进入太空中，甚至在很多年前，人类还建立了国际空间站，在宇宙探索的道路上迈出了极大一步。

国际空间站

然而我们在看有关的影像或者资料时，会发现一些奇怪的事情，比如说宇航员要在空间站外面穿着厚厚的宇航服，但是在空间站内部，却穿的较为单薄。

空间站是怎么供热的，居然能将站内的热量维持在人体恰好适应的范围？供热技术怕是不比造火箭简单的多吧？

而真实情况却让人跌掉眼镜，因为，空间站不仅不需要怎么发愁供热，甚至还需要想尽办法散热！

这是怎么回事呢？我们接下来从以下几个方面来进行了解。

宇航员王亚平在太空舱内穿着较为休闲单薄

宇宙的温度

我们都知道，宇宙很冷，大概在零下270摄氏度，却不知道为什么太空这么寒冷，我们先来讲讲原因。

温度是什么呢？

温度要想存在，离不开两个因素，一个是物质本身，一个则是物质本身的运动。

另外，从宏观层面上来说，温度就是物体的冷热程度，从微观上来说，温度的产生其实是由于分子的运动。

分子热运动示意图，也被称为布朗运动

分子运动的越快，物质的温度就越高，同样的，分子运动的越慢，物质也就越冷，这也是为什么人们在运动的时候会感觉热，长时间不动则会感觉到冷。

总的来说，物质是温度存在的基础，运动是温度产生的条件，速度则决定了温度的高低。

那么宇宙为什么那么冷呢？宇宙内的天体不也在运动吗？

温度是物体分子间平均动能的表现

我们都知道宇宙很大，但是也很空，动辄距离就是以光年计算的。

宇宙有多空呢？根据科学家计算的宇宙微波背景辐射数据，我们可以知道宇宙中一立方米的空间大概只存在一个原子。

一个原子能产生多少的热量呢？

因此在太空中，宇宙的温度可以低至零下270摄氏度，仅仅比绝对零度高了一点点而已——绝对零度为零下273.15摄氏度。

目前发现宇宙最冷的地方布莫让星云，温度为 272.15 C

在绝对零度的情况下，所有的粒子都会停止运动，势能和动能、内能皆为0，不会发生任何的能量转化。

由于宇宙内存在的天体还在运动，因此自然不可能达到绝对零度的温度，但也没有高出来多少。

绝对零度概念图

如此对比之下，大概就知道宇宙中的温度到底是有多么的冷了，那么在宇宙中航行的太空站是如何保障站内温度的？会不会一不留神太空站内就变成了冰窟窿呢？

就像是影片《太空救援》中出现的情节，苏联的“礼炮七号”空间站意外出故障，导致站内成了冰雪的世界，现实中会出现这种情况吗？

《太空救援》：空间站内结满了冰

来自太阳的温度可以保障空间站源源不断的热量供应吗？

位于太阳和地球之间的区域，为什么不能像地球一样接收来自太阳的热量呢？

那样的话，绕着地球运行的空间站就可以像是在地球上一样了，不用担心会不会冻死的问题。

我们接下来说说这些问题的答案。

光太阳表层的温度就高达五千八百开尔文

温度的传递

我们都知道，地球的温度与太阳息息相关，太阳为地球提供了一大部分的热量，那么为什么太阳到地球的这一部分空间却如此寒冷没有温度呢？这就要谈到温度的传递方式了。

温度的传递本质上是能量在物质之间的传递，主要方式有三种，分别是热传导、热对流和热辐射。

热传递的三种形式

热传导是我们生活中最常见到的温度传递方式，在影视剧中，我们也经常看到这一幕，一个铁匠将烧红的铁放入到了冷水中，铁就冷却下来了；又或者冬天时候，我们拿着热水袋，可以将手焐热，雪花掉在掌心马上就会化作水；在夏天，冰冷的雪糕放在地上很快就会融化……

这些都是热传导，热传导其实就是不同物质之间通过接触进行的热量传递，但是在真空中却无法进行热传导，因为热传导需要介质，而宇宙却是真空环境。

热传导示意图

我们平时使用的热水杯就利用了这个原理，将夹层中间抽成了真空环境，这样就可以阻断热量传播了，保证水温可以在较长时间内处于一个温度下。

既然如此，那么达到地球的太阳热量自然不会是通过这一种方式，空间站也无法通过热传导来获得热量。那么热对流呢？

保温杯的构造图

热对流是指两种具有不同温度的流体通过运动，导致双方相互融合从而产生的热量传递，主要是气体和液体的热量传递方式。

比如将手放在一杯刚泡好的滚烫的茶水上方，可以感受到烫热的温度，还有天地间的风，正是由于冷热气流交汇产生的。

热对流概念图

其实热对流也需要介质，既然需要介质，宇宙中自然也不会存在这种热量传递，就剩下热辐射了。

热辐射是指具有温度的物体自身向外发射能量的温度传递方式，它不需要借助媒介就能进行，通常是以电磁辐射的形式发出能量，温度的高低和辐射的强弱呈正比。

太阳热辐射示意图

我们生活中也存在不少的热辐射例子，比如我们围着火炉烤火的时候，就会感觉很暖和，其实就是火堆通过释放自身能量，帮助我们升高了体温。

太阳的热量正是通过这样的方式传递到地球上的，由于太阳到地球之间的区域没有任何物质存在，因此这片区域自然不可能是有温度的。

太阳辐射波谱（地球）

太空站必须散热

在航天领域内，如何对那些卫星、空间站、飞船等进行温度控制是个让人不得不谨慎考虑的问题。

目前，在宇宙中运行的各种宇航器的热量来源主要有两种，一种来自太阳产生的热辐射，另外一种则是宇航器内部各种系统运作过程中产生的热量。

由温度产生的条件我们可以知道，在航天器这个密闭的空间里，许许多多的仪器正在工作着，自然会产生许多热量，而太阳的热辐射方式，虽然不能温暖太阳到地球这一区域，但是为航天器供暖还是可以的。

空间站中仪器众多

空间站自然也不例外，站内的热量供应也是来自这两方面，两种热量在空间站内集聚，而空间站却无法通过热传导、热对流等方式散热，热辐射的方式又很缓慢，因此慢慢的，空间站内的温度会越来越高。

在这种情况下，空间站如果不进行散热，恐怕会导致内部仪器起火或者出现故障，严重的话甚至会导致坠毁。

空间站的内部设施

因此，科学家不仅没有在维持空间站供暖方面下足心思，反而在散热方面绞尽脑汁，想尽办法让空间站内多余的热量传递出去。

到目前为止，航天器还没出现过类似的事故，那就说明科学家已经解决了这个难题，那么他们到底是采用了什么技术呢？

中国载人空间站“天宫”

由于空间站在太空中只能选择热辐射这一种热量散失方式，因此科学家便研发了一种热辐射散热装置——散热片。

当空间站温度超过一定阈值的时候，冷却系统就会利用水或者空气将这些热量传递给散热片，再由散热片以热辐射的方式将温度传递到冰冷的太空中，这样空间站就可以维持着一定的温度了。

这也是为什么空间站内的宇航员穿着并不是厚重，而是较为单薄的原因。

在外部贴上了科研人员特制的“多层隔热层”

不过由于散热片的技术属于机密，因此在很多航天器上的散热片都被隐藏起来了，我们看不到有关散热片的装置。

如果我们仔细比对过国际空间站的不同照片，那么我们会发现空间站有两种不同的电板，没有颜色或者是白色的电板其实就是国际空间站的散热片，有颜色的其实才是太阳能电池板。

国际空间站上的散热板示意图

随着科技的发展，我们有理由相信，科学家一定可以研发出更好的散热装置，有效降低空间站或者其它航天器的温度控制问题。