空间低温制冷技术的应用分析与趋势

空间低温制冷技术的应用分析与趋势

马立华

佛山市澳霆环境设备制造有限公司广东佛山528237

摘要：近年来，随着我国科学技术的快速发展，对各领域的技术发展产生了重要的影响，航天器也自然地应运而生，是外太空探索的主要工具，为我国的航天事业的稳定发展起到了促进的作用。在卫星、飞船等航天器中，采用空间低温制冷技术，是外太空运行的主要技术核心，在应用的过程中，可以根据实际情况的需求，对各类的航天器、各种低温电子学、超导器件、低温探测器等装置，提供了低温条件，满足其自身的发展需要，加强对各类器件、设备等的安全保护，确保整体工作的顺利开展与实施，也体现出空间低温制冷技术具有的重要意义。

关键词：空间制冷；低温技术；应用分析；发展趋势

在卫星、飞船等航天器的发展中，空间低温制冷技术是重要的核心及时，能够为低温创造更好的条件，能够满足航天器天体探测工作的各项需求，确保探测工作的顺利完成。空间低温制冷技术涉及到的内容比较多，主要是其制冷设备，能够符合航天器的工作需求，既能够长期的使用，又确保了整体的稳定性，采用制冷设备，对设置的对象进行冷却操作，采用现代化的科学技术，使其能够被广泛地应用。因此，我国针对空间低温制冷技术加大了研究力度，为我国航天事业的稳定发展奠定良好的基础。

一、空间低温制冷技术在航天事业中的应用

采用空间低温制冷技术，能够实现对天体的检测，但是在实践应用的过程中，探测器会产生噪声，主要是受到了由载流子热运动、复合噪声、背景辐射等因素的影响[1]。那么就需要结合实际情况，根据不同的造成制定合理的检测方案，针对探测器热噪声与辐射噪声的解决，最有效的手段就是对其表面温度与光学系统温度的控制，提高灵敏度与精确度，满足实践探测的基本需求。探测器的制冷温度，主要是受到了波长范围的影响，产生的波长越长，就会使其温度抓紧地降低。如果是对宇宙探测、及空间磁场测量等，选择使用深空探测航天器，最基本的条件是能够位于液氢或液氦温区。如果是在极低温区的环境下，能够对产生的噪音降低，甚至是消除，确保探测的精确度[2]。因此，在航天事业中，对低温制冷系统的设计，不仅要对制冷温度、功率、体积、功耗等因素考虑，而且还需要满足具体的限制因素。具体的限制因素主要包括具有的环境，从发射到完成的力学环境与热真空环境、探测器震动、背景噪声、电磁干扰要最小、满足探测器的工作模式要求。

二、国外空间低温制冷技术的发展

空间低温制冷机最常见的工作方式分为两种，一种是主动式热泵循环，另一种是被动式制冷。主动式热泵循环制冷系统，其主要的工作原理是依靠制冷机做功，能够在正常运行的过程中产生热量，把其传输到高温端，及时地排放到冷温空间，能够满足制冷的能量需求[3]。而被动式制冷系统，其主要的工作原理，是通过辐射换热或贮存低温制冷剂，能后把产生的热量相互地转换，最终满足被制冷的基本需求。此技术的诞生，主要是在美国实验成功的，并且被广泛地应用，对此，美国也针对其大力地研究，主要是针对不同的轨道，研发出多样化的辐射制冷器，能够使制冷的稳定至少降低到三倍左右，提高了整体的制冷量。在磁制冷技术的影响下，使低温逐渐地向高温所转变。在八十年代初，美国就采用金属钆为磁制冷的主要介质，使室温磁制冷迎来了新的发展旅程。除此之外，宇航公司在1996年，对温室磁制冷样机的功能加强了探究，使其功能进一步提升[4]。在应用的过程中，主要是以3kg的稀上金属为磁工介质，以防冻剂的水为传热介质，从而建立了完美的室温磁制冷样机系统，该系统在运行的过程中，需要消耗的能量比较小，制冷的效率提高了30%左右。

三、我国空间低温制冷技术的发展分析

在我国经济社会的发展中，加强的科学技术的研究，广泛地应用在各领域中，发挥着重要的作用。当前，我国的空间低温制冷技术，整体的发展历程已经有四十年作用，对于制冷设备的研发也取得了良好的效果，最常见的包括空间辐射制冷器、脉冲管制冷器、逆布雷顿制冷剂等，都为我国航天工程体系的稳定发展起到了促进的作用。尤其是对遥感卫星制冷方式的探究，主要是应用辐射制冷器完成制冷工作[5]。并且我国对空间低温技术的研究，在各大高校中也积极地开展，例如：在上海航天控制技术研究所中，研究的项目使真空试验对产品可靠性的影响；在西安交通大学的教学中，主要是对逆布雷顿制冷技术的研究等，都达到甚至超过了预期的研究效果。虽然，目前我国加强对空间低温制冷技术的研究，并取得了良好的效果，但是，对空间极低温制冷温区的研究，还有很大的提升空间，需要再接再厉。

四、空间低温制冷技术发展趋势

结合国内外的航天技术分析，需要在“冷黑”的条件下，对其进行探测，最主要的核心技术就是空间低温制冷技术。空间制冷技术的发展，在初期阶段，最常见的制冷方式是被动制冷技术，以此为重要的基础，才用现金的科学技术，逐渐地发展出主动式制冷方式[6]。同时都制冷的方法也产生了积极的影响，由单一化的方法逐渐地发展为多元化，创新出多类型的制冷方法，为我国航天事业的发展提供了有利的条件，并且为相关的工作人员创造了更多发展的机会与空间，尤其是针对低温科技的工作人员，为其探测器提供了充足的冷源，确保低温系统的安全性。对制冷设备的研究，主要是受到了安装、散热、电磁兼容性、制冷模式、系统控制等因素的影响，那么在研究的过程中就需要针对具体的影响因素实践探究，能够使低温工作人员对制冷系统技术详细地了解与掌握，明确冷却对象，满足探测器的基本要求，能够使制冷工作在该系统内顺利地完成，加强对该系统的合理设计，提高整体的效率与质量。虽然我国加大了对空间极低温技术的研究，并且也取得了良好的效果，但是与一些发达国家相比较，在各项技术水平上都存在着一定的差距，也说明我国在空间低温质量技术方面还有一定的提升空间，那么对其进行研究的过程中，需要多角度、全方面地分析，无论是对被动热控制技术的研究，还是对高效绝热技术等研究，都需要充分地利用现代化的科学技术，使整体的技术水平提升，进一步地推动我国航天事业的发展。

结语：

综上所述，加强对空间低温制冷技术的研究，不仅能够提升整体的技术水平，而且还能够为我国航天事业的稳定发展起到促进的作用，为人类探索太空奠定了良好的基础。根据应用的实际情况，能够满足超导器件、低温探测器等工作的低温条件需求，借鉴学习一些发达国家的研究经验，由专业的工作人员加强对低温制冷的研究，提升我国的综合实力。

参考文献：

[1]席肖桐,王珏,郑建朋,郭璐娜,陈六彪,周远,王俊杰.极低温制冷技术的发展与应用[J/OL].低温与超导,2019(06):1-10+20[2019-07-16].

[2]底玉芹.热泵型空调器低温制热和低温制冷的研究[J].中国新技术新产品,2019(08):37-38.

[3]徐流斌.制冷空调低温热泵技术分析[J].科技风,2019(08):158.

[4]芦存财,图玉强,李晓光,于国杰.渤海海域平台电气房间低温制冷新方案(1)——制冷液泵节能技术[J].海洋工程装备与技术,2018,5(04):283-287.

[5]郑心怡.推进制冷技术创新助力实现美好生活——“第十四届全国电冰箱(柜)、空调器及压缩机学术年会暨第十一届全国低温生物医学及器械学术年会”在青岛召开[J].家电科技,2018(08):12-13.

[6]任丽辉.相变储能材料与空调制冷组合式的准低温稻谷储藏技术[J].粮食加工,2018,43(04):77-79.