See on väga silmapaistmatu välimusega asi. See on ainult peopesa suurus ja see on käele veidi raske. Selle kuju on üsna eriline. Õhuke metalltoru on nagu poolus, millel on kaks metallist silindrit, ja ühele metallist silindrile järgneb pool toru, mis on veidi õhem kui väike sõrm.
Üks lennunduskvaliteediga impulsstoru külmikutest
Hiina Teaduste Akadeemia Füüsika ja Keemia Instituudi (edaspidi Hiina Teaduste Akadeemia Füüsika ja Keemia Instituut) teadur Zhao Miguang ütles, et selle asja tegemine maksaks praegu umbes miljon jüaani. Kuid enne 2000. aastat ei müünud välisriigid seda Hiinale, olenemata sellest, kui palju see maksis.
See on "jahutus artefakt", mis on aastakümneid vaevanud Hiina optilisi kaugseire satelliite - kosmosetööstuse klassi impulsstoru külmik, kõrgtehnoloogiline toode, mis võib kiiresti vähendada kohalikku temperatuuri miinus 200 kraadi celsiuse järgi ja ei kahjusta aastaid.
Selle sünd ja areng Hiinas said kasu Hiina Teaduste Akadeemia teadlaste "pikaajalisest perspektiivist".
Jahutage mõne minuti pärast miinus 200 kraadini Celsiuse järgi
25. jaanuaril omandas ZY-1 02E satelliit, mis oli varustatud kolme kodus valmistatud impulsstoru külmikuga, edukalt kvaliteetseid pilte. Need kolm impulsstoru külmikut on 26., 27. ja 28. kosmosetööstuse klassi impulsstoru külmikud, mille on välja töötanud Hiina Teaduste Akadeemia Füüsika ja Keemia Instituut ja mida edukalt kasutatakse kosmoseprojektides.
Uus krooniepideemia on teinud paljud inimesed teadlikuks "infrapuna temperatuuri mõõtmise" tehnoloogiast. Kui inimkeha läbib termokaamerat, tunduvad keha kuumad kohad punased. Maa ja atmosfääri temperatuuri mõõtmiseks on paljud meteoroloogilised satelliidid varustatud ka infrapunadetektoritega. Kuid kauguse tõttu sihtmärgi tuvastamise objektist peab satelliidi infrapunadetektor säilitama madala temperatuuri või isegi äärmiselt madala temperatuuritaseme, et tuvastada väikseim soojuse muutus kaugel sihtmärgil.
Niisiis, kuidas hoida infrapunadetektorit satelliidil madalal temperatuuril? Teadlased on leiutanud kahte tüüpi külmutustehnoloogiaid, millest üks on passiivne kiirguse külmutamine, mis põhineb põhimõttel, et kõrge temperatuuriga objektid võivad kiirata energiat madala temperatuuriga objektidele; teine on aktiivne mehaaniline külmutus, põhimõte on gaasi valmistamine mehaanilise liikumise kaudu. laienemine ja jahutusnähtus tekib siis, kui gaas laieneb.
"Kiirgusjahutuse jahutustemperatuur on kõrge ja jahutusvõimsus väike. Kuigi seda saab kasutada väikeste detektorite jahutamiseks, ei saa see vastata lennundusseadmete madala temperatuuri kõrgematele nõuetele. Seevastu mehaaniline jahutustehnoloogia on teostatavam." Hiina Teaduste Akadeemia füüsika ja keemia instituut Chen Houlei ütles China Science Journalile.
Impulsstorude külmutustehnoloogia on omamoodi mehaaniline külmutustehnoloogia. 1963. aastal avastasid Ameerika teadlased kogemata, et kui õõnsas torus on vahelduv rõhulaine, kuumeneb selle suletud ots ja toru aksiaalses suunas võib tekkida suur temperatuuri gradient. Selle põhjal arendasid nad impulsstoru külmutust. masin. 1984. aastal muutsid Nõukogude teadlased impulsstoru külmkappi, mis parandas oluliselt selle jahutusefektiivsust ja sellega seotud uurimissoojus suurenes samuti.
Osutades käes olevale impulsstoru külmikule, tutvustas Chen Houlei: "Seda väikese sõrmega sarnast osa nimetatakse külmaks sõrmeks. See väike külmik võib mõne minuti pärast vähendada sõrmeotsa miinus 200-ni. Celsiuse. Me panime sondi sõrmeotsale ja kui sondi temperatuur jahtub, näeme maad selgelt."
Teooriast inseneriteaduseni
1980. aastatel võttis Hiina Teaduste Akadeemia krüogeense tehnoloogia katsekeskus (üks Hiina Teaduste Akadeemia Füüsika ja Keemia Instituudi üksustest) juhtpositsiooni impulsstorude külmutustehnoloogia alusuuringute alustamisel Hiinas. 1990. aastateks olid nad mitu korda püstitanud madalaima külmutustemperatuuri rekordi, saavutanud rea originaalseid saavutusi ning võitnud Rahvusvahelise Külmutusühingu "Kapicha auhinna" ja "Linde auhinna".
1998. aastal oli Ameerika Ühendriigid esimene, kes konstrueeris kosmoseprogrammides kasutamiseks impulss-toru külmikud. Kuigi minu riik on saavutanud maailma juhtivaid tulemusi impulsstorude külmutusseadmete alusuuringutes, on optilised kaugseire satelliidid kannatanud oma kosmosekülmikute puudumise all. "Sel ajal sai teadus- ja arendusüksus importida ainult välismaalt ning kosmosetööstuse tüüpi külmik oli meie riiki embargo. Teadus- ja arendusüksus sai proovida ainult iga võimalust osta maapealset külmkappi." ütles Zhao Miguang.
"Kibeda" ütlemise põhjuseks on see, et imporditud maapealsete külmikute eluiga on väiksem kui 1/10 kosmosetööstuse külmikute elueast ja sageli tekivad probleemid ning pärast satelliitide käivitamist ei saa neid igal ajal parandada, nagu nad on maapinnal. Kui orbiidil ebaõnnestub, võib riik maksta tohutut hinda.
1990. aastate lõpus hakkas Hiina Teaduste Akadeemia füüsika ja keemia instituudi uurimisrühm riikliku väljapaistvate noorte teadlaste teadusfondi, Hiina Teaduste Akadeemia ja teiste asjaomaste osakondade toel muutuma rakendusuuringuteks tervikuna. Seistes silmitsi suurte vajadustega riikliku kosmose kaugseire ja infrapunatuvastuse valdkonnas, astusid nad vanade paberite hunnikust välja ja viisid läbi uuringuid impulsstoru külmikute ja kosmoserakenduste inseneritöö kohta. Alates 2000. aastast sai meeskond riikliku kosmoseagentuuri süstemaatilist toetust.
Tee teooriast insenerini on täis väljakutseid. "Mida me tahame teha, on kosmosetööstuse kvaliteediga tooted. Kui külmik töötab tulevikus taevas, tuleb tagada, et see ei puruneks 8 aastat, 10 aastat või isegi kauem. ütles Chen Houlei.
Külmikud on täidetud heeliumigaasiga ja need peavad tagama heeliumi molekulide väga madala lekkekiiruse usaldusväärse keevitus- ja tihendustehnoloogia abil. Gaasi kokkusurumine ja laienemine sõltub kolvist. Nad peavad kolvi ja silindriseina nii tihedaks kui ka kontaktivabaks muutma, et kolb ei kuluks, kui õli ei saa kasutada. Kolvi liikumist toetab tasane vedru ja nad peavad leidma viise, kuidas tagada, et vedru ei oleks kõverad, rääkimata purunemisest.
Iga "peab" tähendab survet. "Sel ajal oli meil mõningaid probleeme ja me ei saanud pikka aega edasi liikuda ja kõigi moraal oli väga madal." ütles Zhao Miguang.
Tehke kokkuvõte edusammudest kell 8 hommikul ja lahkuge töölt õhtul kell 12.00. Sel moel on möödunud 8 aastat. Viimase 8 aasta jooksul on Riyuexingchen olnud tunnistajaks oma teel peamiste probleemide lahendamisele: nende välja töötatud impulsstoru külmik saavutas titaanisulamite täieliku keevitamise; kolvi ja silindri vaheline kaugus jõudis mikroni tasemele; lehtvedru võib väsimusvastases testis liikuda 100. Rohkem kui 100 miljonit korda on isegi kevadine väsimusvastane test "töötab" rohkem kui 10 aastat ja siiani pole probleemi.
Kasutusele on võetud 28 impulsstoru külmikut
2008. aastal töötas hiina teaduste akadeemia füüsika ja keemia instituudi kosmose töö-soojuse muundamise tehnoloogia võtmelabori praeguse direktori Liang Jingtao juhtimisel teaduslik uurimisrühm välja minu riigi esimese pika elueaga impulsstoru külmiku kosmoses ja viis edukalt läbi orbiidil kontrollimise. Külmik on saavutanud ajaloolise hüppe nullist, alates jälgimisest kuni viimase rahvusvahelise arenguetapini, ja minu riik on seega saanud ameerika järel teiseks riigiks, kes on omandanud kosmoseimpulsside torude külmutustehnoloogia.
Sellest ajast alates on infrapunaspektri optiliste satelliitide arendamisel "komistuskivi" ära visatud ning mitmete satelliitmudelite kavandamine ja demonstreerimine riigis on olnud täies hoos.
Tehnoloogiline innovatsioon tekitab nõudlust, mis omakorda juhib tehnoloogilist arengut. Järgmise kümne aasta jooksul on minu riigi kosmoses levivate infrapunadetektorite arendamine pidevalt esitanud kõrgemaid nõudeid kosmoses asuvate impulsstorude külmikutele.
9. mail 2018 käivitati edukalt satelliit Gaofen-5. See oli varustatud suure jahutusvõime ja pika elueaga impulsstoru külmikuga, mille on välja töötanud Hiina Teaduste Akadeemia Füüsika ja Keemia Instituut.
See satelliit kannab minu riigi esimest täisspektrispektriga spektraalset kujutist, mis katab nähtavaid, peaaegu infrapuna-, lühilaine-, keskmise laine ja pikalainelisi infrapunaspektriribasid. Võrreldes varasemate optiliste detektoritega on see suurem ja raskem. Nõudlusega kohanemiseks võttis jahuti projektimeeskond julgelt vastu uue lahenduse. Jahuti võis kanda ainult külma platvormi külma sõrme, mille suurus oli üle kümne millimeetri ja kaal paar grammi, ning kujundas selle detektorikomplektiks, mille suurus oli sada millimeetrit ja kaal üks kilogramm. .
Esimestel aastatel oli tee disaini reaalsuseks muutmiseks konarlik. Kuid mida rohkem ebaõnnestumisi kogete, seda unustamatum on edu rõõm.
"See on uus rahvusvaheline algatus!" Chen Houlei silmad särasid, kui ta seda ütles.
26. detsembril 2021 kell 11.11 käivitati Taiyuani satelliitide stardikeskuses edukalt satelliit "Ziyuan No. 1 02E". Sellel olev pikalaineline infrapunadetektor peab töötama madala temperatuuriga keskkonnas miinus 193 kraadi Celsiuse järgi. Gaofen-5 spektraalne kujutis on suurem ja vajab kaks korda rohkem impulsstoru külmiku jahutusala.
Arendusprotsessi käigus sattusid teadlased enneolematutesse raskustesse. "Zuanyu nr 102E satelliidi disainiiga on 10 aastat, mis on kõrgem kui eelmine 8-aastane elunõue. Projekti nõuete täitmiseks pakkusime välja plaani kasutada lülitusseadet kompressori varundamiseks. Piiratud kaalu suurendamise korral, suur See parandab oluliselt külmiku eluiga." Liu Yanjie, selle impulsstoru külmiku peadisainer ja Hiina Teaduste Akadeemia Füüsika ja Keemia Instituudi aseteadur, ütles China Science Journalile.
"Külma sõrme projekteerimise ajal oli meie kasutataval suurel alal asuval külmaplaadil termilise paisumise ja kokkutõmbumise tõttu deformatsiooniprobleem ning sellel olev detektor oli kergesti purunev." Selle pulsitoru külmiku külma sõrme disainer Quan Jia, Hiina Teaduste Akadeemia füüsika ja keemia instituudi aseteadur, meenutas, et pärast lugematuid arutelusid ja silumist tegid nad külma plaadi jaoks uue materjali ja lahendasid lõpuks probleemi.
Tänaseks on nad välja töötanud erineva kuju ja jõudlusega kosmosetööstuse klassi impulsstoru külmikud, millest 28 on orbiidile saadetud.
Iga projekt on täis väljakutseid ja need väljakutsed on impulsstoru külmiku arendusmeeskonna liikumapanev jõud.
"Me arendame arenenumat ruumi madala temperatuuriga külmutustehnoloogiat, mille jahutusvõimsus on üle 100 vati, temperatuur on nullilähedane ja kaal on kuni paarsada grammi." Liang Jingtao ütles, et meeskond tugineb ruumi impulsstoru külmiku edukale arendamisele. Jätkake "julgemise ja kõvasti võitlemise" vaimu edasiviimist, võtke vapralt "riiklik vastutus" ja liikuge edasi, et rahuldada madala temperatuuriga külmutuse vajadusi tulevastes ruumides.
Kosmosetööstuse krüogeense külmkapi tehnoloogia arendusteel jätkub see "pikaajaline" perspektiivis.
