Tā ir ļoti neuzkrītoša izskata lieta. Tas ir tikai plaukstas izmērs, un tas ir nedaudz smags uz rokas. Tās forma ir diezgan īpaša. Plāna metāla caurule ir kā stabs, kurā ir divi biezi metāla cilindri, un vienam no metāla cilindriem seko puse no caurules, kas ir nedaudz plānāka nekā mazais pirkstiņš.
Viens no kosmiskās aviācijas kvalitātes pulsa cauruļu ledusskapjiem
Ķīnas Zinātņu akadēmijas Fizikas un ķīmijas institūta (turpmāk tekstā – Ķīnas Zinātņu akadēmijas Fizikas un ķīmijas institūts) pētnieks Zhao Miguangs sacīja, ka tas tagad izmaksātu aptuveni vienu miljonu juaņu. Tomēr pirms 2000. gada ārvalstis to nepārdeva Ķīnai neatkarīgi no tā, cik tas maksā.
Tas ir "dzesēšanas artefakts", kas gadu desmitiem ir nomocījis Ķīnas optiskos attālās izpētes satelītus - kosmiskās aviācijas kvalitātes impulsa cauruļu ledusskapi, augsto tehnoloģiju produktu, kas var ātri samazināt vietējo temperatūru līdz mīnus 200 grādiem pēc Celsija un daudzus gadus netiks bojāts.
Tās dzimšana un attīstība Ķīnā guva labumu no Ķīnas Zinātņu akadēmijas pētnieku "ilgtermiņa".
Dažu minūšu laikā atdzesē līdz mīnus 200 grādiem pēc Celsija
25. janvārī ZY-1 02E satelīts, kas aprīkots ar trim iekšzemē ražotiem pulsa cauruļu ledusskapjiem, veiksmīgi ieguva augstas kvalitātes attēlus. Šie trīs impulsu cauruļu ledusskapji ir 26., 27. un 28. kosmiskās aviācijas klases pulsa cauruļu ledusskapji, ko izstrādājis Ķīnas Zinātņu akadēmijas Fizikas un ķīmijas institūts un veiksmīgi izmanto kosmosa projektos.
Jaunā kroņa epidēmija ir likusi daudziem cilvēkiem apzināties "infrasarkano staru temperatūras mērīšanas" tehnoloģiju. Kad cilvēka ķermenis iet caur termiskās attēlveidošanas kameru, karstie punkti uz ķermeņa parādīsies sarkani. Lai izmērītu zemes un atmosfēras temperatūru, daudzi meteoroloģiskie satelīti ir aprīkoti arī ar infrasarkanajiem detektoriem. Tomēr, ņemot vērā attālumu no mērķa noteikšanas objekta, infrasarkanajam detektoram satelītā ir jāuztur zema temperatūra vai pat ārkārtīgi zems temperatūras līmenis, lai noteiktu mazākās siltuma izmaiņas tālā mērķī.
Tātad, kā saglabāt infrasarkano staru detektoru satelītā zemas temperatūras stāvoklī? Zinātnieki ir izgudrojuši divu veidu saldēšanas tehnoloģijas, no kurām viena ir pasīvā radiācijas saldēšana, kuras pamatā ir princips, ka augstas temperatūras objekti var izstarot enerģiju zemas temperatūras objektiem; otrs ir aktīva mehāniskā saldēšana, princips ir padarīt gāzi ar mehānisku kustību. paplašināšanās, un dzesēšanas parādība rodas, kad gāze paplašinās.
"Radiācijas dzesēšanas dzesēšanas temperatūra ir augsta, un dzesēšanas jauda ir maza. Lai gan to var izmantot mazu detektoru dzesēšanai, tas nevar atbilst augstākām prasībām attiecībā uz kosmiskās aviācijas ierīču zemo temperatūru. Turpretī mehāniskā dzesēšanas tehnoloģija ir vairāk iespējama." Ķīnas Zinātņu akadēmijas fizikas un ķīmijas akadēmija Chen Houlei, institūta pētnieks, pastāstīja China Science Journal.
Pulsa cauruļu saldēšanas tehnoloģija ir sava veida mehāniskā saldēšanas tehnoloģija. 1963. gadā amerikāņu zinātnieki nejauši atklāja, ka tad, kad dobā caurulē ir mainīgs spiediena vilnis, tā slēgtais gals uzsilst, un caurules aksiālajā virzienā var veidoties liels temperatūras gradients. Pamatojoties uz to, viņi izstrādāja pulsa cauruļu dzesēšanu. mašīna. 1984. gadā padomju zinātnieki pārveidoja pulsa caurules ledusskapi, kas ievērojami uzlaboja dzesēšanas efektivitāti, un palielinājās arī ar to saistītais pētniecības siltums.
Norādot uz pulsa caurules ledusskapi rokā, Čens Houlei iepazīstināja: "Šo mazo pirkstu līdzīgu daļu sauc par "auksto pirkstu". Šis mazais ledusskapis dažu minūšu laikā var samazināt pirkstu galu līdz mīnus 200. Pēc celsija. Mēs noliekam zondi uz pirkstgala, un, kad zondes temperatūra atdziest, mēs varam skaidri redzēt zemi."
No teorijas līdz inženierzinātnēm
1980. gados Ķīnas Zinātņu akadēmijas Kriogēno tehnoloģiju eksperimentu centrs (viena no Ķīnas Zinātņu akadēmijas Fizikas un ķīmijas institūta struktūrvienībām) uzņēmās vadību, uzsākot fundamentālos pētījumus par impulsu cauruļu saldēšanas tehnoloģiju Ķīnā. Deviņdesmitajos gados viņi vairākas reizes bija uzstādījuši zemākās saldēšanas temperatūras rekordu, sasnieguši virkni oriģinālu sasniegumu un ieguvuši Starptautiskās Saldēšanas biedrības "Kapicha Award" un "Linde Award".
1998. gadā Amerikas Savienotās Valstis bija pirmās, kas izstrādāja pulsa cauruļu ledusskapjus izmantošanai kosmosa programmās. Lai gan mana valsts ir sasniegusi pasaules vadošos rezultātus impulsu cauruļu saldēšanas fundamentālajos pētījumos, optiskās attālās izpētes satelīti ir cietuši no savu kosmosa ledusskapju trūkuma. "Tolaik pētniecības un attīstības nodaļa varēja importēt tikai no ārvalstīm, un kosmiskās aviācijas klases ledusskapis tika embargo mūsu valstij. Pētniecības un attīstības nodaļa varēja tikai mēģināt iegādāties piezemes ledusskapi." Zhao Miguang teica.
Iemesls apgalvojumam "rūgts" ir tas, ka importēto piezemes ledusskapju kalpošanas laiks ir mazāks par 1/10 no kosmiskās aviācijas kvalitātes ledusskapju kalpošanas laika, un bieži rodas problēmas, un pēc satelītu palaišanas tos nevar salabot jebkurā laikā, kā tie atrodas uz zemes. Pēc neveiksmes orbītā valsts var maksāt milzīgu cenu.
Deviņdesmito gadu beigās ar Nacionālā zinātnes fonda izciliem jaunajiem zinātniekiem, Ķīnas Zinātņu akadēmijas un citu attiecīgo nodaļu atbalstu Ķīnas Zinātņu akadēmijas Fizikas un ķīmijas institūta pētniecības grupa sāka pārveidoties par lietišķiem pētījumiem kopumā. Saskaroties ar galvenajām vajadzībām valsts kosmosa attālās izpētes un infrasarkano staru noteikšanas jomā, viņi izkāpa no veco papīru kaudzes un veica pētījumus par pulsa cauruļu ledusskapju un kosmosa lietojumu inženieriju. Sākot ar 2000. gadu, komanda saņēma sistemātisku atbalstu no Nacionālās kosmosa aģentūras.
Ceļš no teorijas līdz inženierzinātnēm ir izaicinājumu pilns. "Tas, ko mēs vēlamies darīt, ir kosmiskās aviācijas kvalitātes produkti. Ja ledusskapis nākotnē darbosies debesīs, ir jāgarantē, ka tas nesalūzīs 8 gadus, 10 gadus vai pat ilgāk." Chen Houlei teica.
Ledusskapji ir piepildīti ar hēlija gāzi, un tiem jānodrošina ļoti zems hēlija molekulu noplūdes ātrums, izmantojot uzticamu metināšanas un blīvēšanas tehnoloģiju. Gāzes saspiešana un paplašināšana ir atkarīga no virzuļa. Tiem jāpadara virzulis un cilindra siena gan tuvu, gan bez saskares, lai nodrošinātu, ka virzulis nenodilst, kad eļļu nevar izmantot. Virzuļa kustību atbalsta plakana atspere, un viņiem ir jāatrod veidi, kā nodrošināt, lai pavasaris nebūtu greizs, nemaz nerunājot par salauztu.
Katrs "must" nozīmē spiedienu. "Tajā laikā mēs saskārāmies ar dažām problēmām, un mēs ilgu laiku nevarējām virzīties uz priekšu, un ikviena morāle bija ļoti zema." Zhao Miguang teica.
Apkopojiet progresu 8:00 no rīta un atstājiet darbu 12:00 vakarā. Tādā veidā ir pagājuši 8 gadi. Pēdējo 8 gadu laikā Riyuexingchen ir pieredzējis savu ceļu uz galveno problēmu risināšanu: pulsa cauruļu ledusskapis, ko viņi izstrādāja, sasniedza pilnīgu titāna sakausējumu metināšanu; attālums starp virzuli un cilindru sasniedza mikronu līmeni; lapu atspere var pārvietoties 100 pret noguruma testā. Vairāk nekā 100 miljonus reižu ir pat pavasara pret noguruma tests, kas "darbojas" vairāk nekā 10 gadus, un līdz šim nav problēmu.
Ekspluatācijā nodoti 28 pulsa cauruļu ledusskapji
2008. gadā pētnieka Liang Jingtao vadībā, pašreizējais Kosmosa darba un siltuma pārveidošanas tehnoloģijas galvenās laboratorijas direktors, Fizikas un ķīmijas institūts, Ķīnas Zinātņu akadēmija, zinātnisko pētījumu grupa izstrādāja manas valsts pirmo ilgmūžīgo impulsa cauruļu ledusskapi kosmosā un veiksmīgi veica orbītas pārbaudi. Ledusskapis ir sasniedzis vēsturisku lēcienu no nulles, sākot no izsekošanas līdz iekļūšanai jaunākajā starptautiskajā attīstības posmā, un tādējādi mana valsts ir kļuvusi par otro valsti pēc Amerikas Savienotajām Valstīm, kas apguvusi kosmosa impulsu cauruļu saldēšanas tehnoloģiju.
Kopš tā laika "klupšanas akmens" optisko satelītu attīstībā infrasarkanajā spektrā ir aizsperts prom, un vairāku satelītu modeļu plānošana un demonstrēšana valstī ir ritējusi pilnā sparā.
Tehnoloģiskās inovācijas rada pieprasījumu, kas savukārt veicina tehnoloģiju attīstību. Turpmākajos desmit gados manas valsts kosmisko infrasarkano staru detektoru izstrāde ir nepārtraukti izvirzījusi augstākas prasības kosmisko impulsu cauruļu ledusskapjiem.
2018. gada 9. maijā veiksmīgi tika palaists Gaofen-5 satelīts. Tas bija aprīkots ar pulsa cauruļu ledusskapi ar lielu dzesēšanas jaudu un ilgu kalpošanas laiku, ko izstrādājis Ķīnas Zinātņu akadēmijas Fizikas un ķīmijas institūts.
Šis satelīts nes manas valsts pirmo pilna spektra spektrālo attēlu, kas aptver redzamās, gandrīz infrasarkanās, īsviļņu, vidējo viļņu un garo viļņu infrasarkanā spektra joslas. Salīdzinot ar iepriekšējiem optiskajiem detektoriem, tas ir lielāks un smagāks. Lai pielāgotos pieprasījumam, chiller projekta komanda drosmīgi pieņēma jaunu risinājumu. Dzesētājs varēja pārvadāt tikai aukstās platformas auksto pirkstu, kura izmērs pārsniedza desmit milimetrus un svars ir daži grami, un izstrādāja to detektora komplektā, kura izmērs ir simts milimetri un svars ir viens kilograms. .
Pirmajos gados ceļš uz dizaina pārvēršanu realitātē bija bedrains. Tomēr, jo vairāk neveiksmju jūs piedzīvojat, jo neaizmirstamāks kļūst panākumu prieks.
"Šī ir jauna starptautiska iniciatīva!" Čena Hūlei acis iedegās, kad viņš to pateica.
2021. gada 26. decembrī plkst. 11:11 Taijuaņas satelītu palaišanas centrā veiksmīgi tika palaists satelīts "Ziyuan No. 1 02E". Garo viļņu infrasarkanajam detektoram, kas atrodas uz tā, jādarbojas zemas temperatūras vidē mīnus 193 grādi pēc Celsija. Gaofen-5 spektrālais attēls ir lielāks, un tam ir nepieciešams divreiz lielāks impulsa caurules ledusskapja dzesēšanas laukums.
Attīstības procesā pētnieki saskārās ar nepieredzētām grūtībām. "Satelīta "Zuanyu Nr. 1 02E" dizaina kalpošanas laiks ir 10 gadi, kas ir augstāks nekā iepriekšējās 8 gadu dzīves prasības. Lai izpildītu projekta prasības, mēs ierosinājām plānu izmantot komutācijas ierīci, lai dublētu kompresoru. Ja palielinās ierobežotais svars, lielais Tas ievērojami uzlabo ledusskapja dzīvi." Liu Yanjie, galvenais dizainers šī pulsa caurule ledusskapis un asociētais pētnieks pie Institūta Fizikas un ķīmijas Ķīnas Zinātņu akadēmijas, pastāstīja China Science Journal.
"Aukstā pirksta projektēšanas laikā mūsu izmantotajai liela laukuma aukstumplāksnei bija deformācijas problēma termiskās izplešanās un kontrakcijas dēļ, un uz tās esošais detektors bija viegli salauzts." Šī pulsa caurules ledusskapja auksto pirkstu dizainers, Ķīnas Zinātņu akadēmijas Fizikas un ķīmijas institūta asociētais pētnieks Quan Jia atgādināja, ka pēc neskaitāmām diskusijām un atkļūdošanas viņi izveidoja jaunu materiālu atbilstību aukstajai plāksnei un beidzot atrisināja problēmu.
Šodien viņi ir izstrādājuši dažādu formu un izrāžu kosmiskās kvalitātes pulsa cauruļu ledusskapjus, no kuriem 28 ir palaisti orbītā.
Katrs projekts ir pilns ar izaicinājumiem, un šie izaicinājumi ir impulsa cauruļu ledusskapja izstrādes komandas virzītājspēks.
"Mēs izstrādājam modernāku kosmosa zemas temperatūras saldēšanas tehnoloģiju ar dzesēšanas jaudu, kas pārsniedz 100 vatus, temperatūru tuvu absolūtai nullei un svaru līdz dažiem simtiem gramu." Liang Jingtao teica, ka komanda balstīsies uz kosmosa impulsa caurules ledusskapja veiksmīgu attīstību. Turpiniet virzīt uz priekšu garu "uzdrīkstēšanās smagi izaicināt un cīnīties", drosmīgi uzņemties "valsts atbildību" un virzīties uz priekšu, lai apmierinātu zemas temperatūras saldēšanas vajadzības nākotnes telpās.
Uz kosmiskās aviācijas kvalitātes kriogēno ledusskapju tehnoloģijas izstrādes ceļa šis "ilgais posms" turpinās.
