中国的登月探测器是如何抵御月球极端的低温与高温的？

腊月初八（1月13日）地球上进入最寒冷的季节，“腊七腊八，冻掉下巴”，那么月球上日落了，要迎来为期14多天的漫漫长夜，最低气温要达到-183℃，我们的玉兔也做好了抗低温的准备，下面我们看两张图：

两张图一对比，玉兔为了保护各种仪器不会被冻坏，完成了月夜模式设置，玉兔二号的可伸缩太阳能电池帆板已经收起，搭成了一个小房子的样子，将仪器设备都包在里面。

我们知道，热量传递方式主要三种：辐射、对流、传导，由于月球上没有大气，我们只能依赖于辐射、传导方式与外界交换热量，来做好保温和散热的设计。在保温方面，由于夜间太阳能电池板不能工作，为了保证生物实验的进行，棉花子刚刚吐绿发芽，维持20℃-30℃的生长温度，专门配备了一块同位素电池核裂变时释放的热量，持续稳定，刚好可以作为设备保暖应用，嫦娥四号夜间基本上处于休眠状态，不在进行各项工作。

在设计上，生物实验用一个特殊铝合金材料制成的桶状罐子，可采用电热技术（如电阻丝或红外线）借助空气对流方式来保证温度的恒定。

还有一种可能利用类似“水冷”或“水暖”的方式来应付月球上的低温和高温，这种传导方式传递热量快，从嫦娥四号搭成一个小房子来看，抱团取暖，好象是通了暖气，来抵御严寒。

嫦娥四号着陆器外边包裹着保温和隔离辐射的特制材料，来抵御月球极端的低温与高温的的设计。

白天的防高温我们怎么应对的呢？主要依赖散热片，散热片连接着“水冷”循环系统，相当于我们的冰箱一样，把探测器内部的热量传导到散热片上辐射散热，散热片在太阳能电池板上，白天工作时太阳能电池板展开，增大辐射的面积，来确保电子元器件不受高温，太阳暴晒的伤害。

此外，还可以通过太阳能电池板调整角度让部分元器件躲在“阴凉”处，防止升温过快，另一方面可以充分利用电池板发电，转化了太阳能，维系月球车工作。

当然也可以利用昼夜变化来平衡一下热量，白天储存热量，晚上释放，适合着陆器散热和夜间保温。

嫦娥四号闪着银光，因为表面有一些反射热辐射的材料，这样也是为了控制温度。都是温控措施。

这个是机密，我还真的不能说。请你谅解。

高低温试验箱在国内外的研究进展如何？

近些年，国内外学者对环境试验设备的研究从未停止。在温度骤变情况下，高低温试验箱可检测产品性能是否发生改变或加速老化。通过高低温试验箱的检测更能形成优良的产品，能够提早预料难题并解决，降低产品流入市场后出现故障问题的概率，以确保产品的可靠性和安全性。一般在电子通信、材料测试、机械制造、轨道交通、航空航天等领域，高低温试验箱被广泛应用。

为什么不用金属钨做航空发动机？

一款材料能不能用在航空发动机里面需要考虑的因素是非常多的。这些因素包括材料本身的物理性质，最重要的是材料本身的刚度、强度和密度。

刚度大的材料在结构受力较大的情况下不会产生很大的变形，要知道，航空发动机里面的转子每分钟可能要转动数万转，这这么高的速度下，如果结构有很大的变形，那么就容易发生故障。强度大的材料在结构受力较大的情况下不会发生断裂，比如说下面这张图就是金属的静强度试验。

而材料的密度在航空发动机中同样是非常关键的，除了本身航空发动机需要减重之外，更重要的是发动机的转子转速太快了，密度越大的材料产生的离心力就越大，所以说降低材料密度就可以获得更高的转速。比如说钛合金本身的刚度和强度性能本身不是很亮眼，但是架不住钛合金的密度很低，所以这种材料会被广泛运用在航空发动机中。下面就是钛合金的整体叶盘结构。

相比较之下，金属钨的缺点就很明显了，因为金属钨的密度足足有19g每立方厘米，是钢的两倍，钛合金的四倍。所以说这么大的密度根本就没办法在航空发动机中使用。

此外，金属钨虽然熔点高，但是不意味着就可以在高温下使用金属钨。一种材料熔点高，只是说在很高的温度下这种材料不会融化，但是不融化不代表这种材料就是可以在高温下使用的。正如刚刚所说的刚度和强度，温度如果过高，即便材料不融化，其刚度、强度的下降也是不可接受的。

下面这张图中的蓝色线就是金属钨的抗拉强度，可以看到，温度超过1000℃之后，金属钨的强度性能下降的非常多，所以说让钨承受更高的温度没有意义。既然总是要通过冷却系统让材料维持在较低的温度（再下面的图就是涡轮叶片的冷却结构），为什么不用其他高温性能差不多、但是密度更轻的金属呢？

另外，一款材料不仅仅是性能好就可以用在航空发动机中。有些材料性能好，但是加工性能差（也就是说加工不了）、价格昂贵，或者说不能保证供应，那么这款材料就不会被用在航空发动机中——除非这些问题能够有效的解决。

典型的例子就是钛合金，虽然说很早科学家就发现钛合金的性质很好，但是其真正应用却花了很长的时间，就是因为钛合金的加工性能在很长时间内得不到有效的解决。

钨元素的“氧化系数”在950摄氏度时候是100%，在2000摄氏度时候是205%，而达到4900摄氏度的时候在同样的“氧化燃气流”作用环境中就会瞬间消失，也就是氧化系数1000%，就是“瞬间氧化烧蚀”造成的金相分子的熔融反应。这样的重金属材料，只能用于“车用燃气轮机”的常温或低温并气涡轮机构上面！