革命性的月球车技术驯服极端月球温度

名古屋大学的一个研究小组为月球车发明了一种热开关装置，可以承受月球的极端温度。该技术优化了热控制，在冷却和绝缘之间交替进行，以更少的能源促进更长时间的任务。

在月球地形上航行的宇航员不仅要面对零重力和可能坠落的陨石坑的危险，还要面对剧烈的温度波动。月球的气候范围从127°C（260°F）的高温到-173°C（-280°F）的低温。

日本名古屋大学的一个研究小组开发了一种热开关装置，旨在提高月球车的耐用性。他们与日本宇宙航空研究开发机构的合作研究发表在《应用热工程》杂志上。

未来的月球任务将需要可靠的机器，可以在这些恶劣的条件下工作。日本名古屋大学的一个研究小组认识到未来探索月球需要强大的机器，他们发明了一种热开关装置，有望延长月球漫游车的使用寿命。他们的研究是与日本宇宙航空研究开发机构合作进行的，发表在《应用热工程》杂志上。

热开关技术：月球条件下的解决方案

首席研究员西川雅仁（Masahito Nishikawara）说：“可以在白天散热和夜间隔热之间切换的热开关技术对长期月球探测至关重要。在白天，月球车是活跃的，电子设备产生热量。由于太空中没有空气，电子设备产生的热量必须主动冷却并消散。另一方面，在极度寒冷的夜晚，电子设备必须与外界环境绝缘，这样它们就不会太冷。”

目前的设备往往依赖于加热器，或连接在循环热管上的被动阀门来进行夜间保温。然而，加热器是昂贵的，被动阀可以增加流体流动的速度，导致压力下降，可以影响传热的效率。西川原团队开发的技术提供了一个中间地带。与被动阀门相比，它的压降更低，功耗也比加热器低，因此在夜间保持热量，而不会影响白天的冷却性能。

操作力学和能源效率

该团队开发的热控制装置结合了环路热管（LHP）和电流体动力（EHD）泵。白天，EHD泵处于非活动状态，允许LHP正常运行。在月球车中，LHP使用在蒸汽和液体状态之间循环的制冷剂。当装置升温时，蒸发器中的液态制冷剂蒸发，通过探测器的散热器释放热量。然后蒸汽冷凝回液体，液体再次返回蒸发器吸收热量。这个循环是由蒸发器中的毛细管力驱动的，使其节能。

在夜间，EHD泵施加与LHP流量相反的压力，停止制冷剂的运动。电子设备与寒冷的夜间环境完全绝缘，用电最少。该团队的研究包括选择EHD泵的电极形状、设备设计、性能评估，以及EHD泵停止LHP运行的演示测试。结果表明，夜间耗电量几乎为零。

该技术的影响和未来应用

西川雅仁说：“这种开创性的方法不仅确保了月球车在极端温度下的生存，而且最大限度地减少了能量消耗，这是资源有限的月球环境中一个关键的考虑因素。它为未来月球任务的潜在整合奠定了基础，有助于实现持续的月球探测工作。”

这项技术的影响超出了月球车，在航天器热管理方面有更广泛的应用。将EHD技术集成到热流体控制系统中可以提高传热效率，减轻操作挑战。未来，这将在太空探索中发挥重要作用。

这种热开关装置的开发标志着长期月球任务和其他太空探索努力发展技术的一个重要里程碑。所有这些都意味着，在未来，月球车和其他航天器应该更好地装备在太空的极端环境中运行。

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