新浪财经

蝴蝶翅膀上的鳞片

津云新闻

关注

原标题:蝴蝶翅膀上的鳞片

自1957年苏联发射第一颗人造卫星以来,世界上很多国家相继自主研制和发射人造卫星,目前已将近万颗人造卫星送到太空,开创了空间文明的新时代。人造地球卫星也成为当代发射数量最多、用途最广的航天器,帮助人类在获取、传输和加工信息资源的广度及深度方面取得了质的飞跃。从地图导航到移动通信,从电视直播到天气预报,人造卫星的应用早已融入日常生活,为我们提供了许多便利。

不过在人造卫星的研发早期,航天科学家们却因为一个绕不开的问题而伤透了脑筋:人造地球卫星在太空中遨游,它和太阳、地球的相对位置每时每刻都在发生变化。就拿一颗在距离地球300公里左右的轨道上运行的人造卫星来说,大约在65%至70%的时间内,它所处的轨道位置能够受到太阳光的强烈辐照,使得卫星的温度有可能上升到一二百摄氏度;在其余时间内,卫星将在地球的阴影区内运动,由于没有太阳光的辐射,卫星的温度有可能下降到零下一二百摄氏度。这样的温度骤变很容易破坏卫星上的精密仪器仪表,因此必须对卫星采取各种控温措施。

如何有效而经济地对人造卫星进行控温呢?科学家从蝴蝶翅膀的结构上得到了启迪。生活在高山地区的一种蝴蝶,其翅膀表面覆盖着一层细小的鳞片。当阳光直射蝴蝶身体,气温升高时,这些鳞片就会自动张开,以减小阳光照射的角度,对阳光能量的吸收随之减少;当外界气温下降的时候,这些鳞片又会自动闭合,让阳光直射在鳞片上,使蝴蝶从中吸收更多的能量。这样,蝴蝶就可以在外界气温波动较大的情况下,仍然使自己的体温控制在正常的范围之内,可谓自带“空调系统”的小精灵。

借鉴蝴蝶这一生物功能特性而设计的控温系统,外形很像百叶窗。叶片两个表面的辐射散热能力不同,一个很大,而另一个非常小。百叶窗的转动部位装有一种对温度非常敏感、热胀冷缩性能特别明显的金属丝。当卫星温度急剧升高的时候,金属丝迅速膨胀,使叶片立即张开,将辐射散热能力大的那个表面朝向太空,帮助卫星散热降低温度;当卫星温度突然下降的时候,金属丝会马上冷缩,并使叶片闭合,让辐射散热能力小的那个表面暴露在外,从而抑制卫星的散热,起到控温的作用。这也成为仿生学应用于高科技领域的成功案例之一。

图为蝴蝶。

加载中...