太空中如何散热

航天飞机在返回地球时会以三十倍音速进入高层大气，如此快的速度会将空气分子撕裂，在飞行器表面形成发光的带电等离子云，峰值温度能达到一千六百五十摄氏度，这个温度足以融化钢铁。 而航天飞机的机身为了轻便却是由铝制造的，最高工作温度仅一百七十七度。为了防止高温等离子体的热量传导至铝制框架上，航天飞机首先要让这种过热的等离子体尽可能远离表面蒙体。 通过文影成像，我们能看到尖头飞行器可以高效的穿透空气，并在此过程中产生冲击波。但在此之前测试的两款尖头飞行器皆因速度过快，产生一千九百三十度的热量而解体。为此，航天飞机使用了盾机身设， 这样机身表面就会产生弓形冲击波，并在飞行器和冲击波之间有一层绝缘的低压空气，降低传热率。为了提高这一效果，圆形鼻子的横截面逐渐过渡为顿三角形，这种形状最大限度的减少了到达航天飞机保护较少的侧壁的热量。 航天飞机的蒙皮需要使用耐热的增强碳复合材料，这种材料最初是按照普通碳纤维部件制造的， 碳纤维植物成型后与树枝粘合在一起，这时如果不进一步处理，树枝在进入大气后就会燃烧。 所以要将碳复合材料放置在真空室中加热，将内部的碳氢化合物树脂分解，释放出氢气，留下纯碳层石墨。碳纤维最终是通过石墨粘合在一起的，这时的增强碳复合材料可以 承受一千五百一十摄氏度的高温，但这样还不足以保护航天器。在碳屏壁层外还放置了一层隔热瓦。整个航天飞机有三万两千块。这样的瓷砖分为低温的白色和高温的黑色。 这两种瓷砖均由相同的二氧化硅气凝胶制成，其中二氧化硅仅占百分之十，其余百分之九十是空气。 二氧化硅孔系内的气体分子的运动会受到限制，气体分子很难发生碰撞，或碰撞几率很小，使得二氧化硅气凝胶材料的热对流传热很低。 两种颜色瓷砖的不同点在于涂层黑色瓷砖表面覆盖有黑色硼、硅酸盐和四硼硅化物玻璃。黑色不光容易吸热，也是非常高效的热辐射器。那为什么航天飞机不是全黑色的呢？因为他在离 开大气层后，太阳的辐射强度会急剧增加。白色可以有助于将太阳的热量反射回太空，因此白瓷砖涂了一层氧化铝。这三万两千块瓷砖每块都带有编号，就像精心设计的巨型拼图。 在制造瓷砖时，是通过将棉状二氧化硅与水混合制成的。将他们浇筑成大块后，放在微波炉中烘干之后就可以切成更小的薄片。 然后根据指定的编号，使用计算机控制的洗床，将这些板材加工成精确的形状之后再由一种亮红色的有机硅粘合剂贴到机身上就完成了。

太空 ai 数据中心是如何散热的呢？很多人啊，一听到太空散热，第一反应就是太空没有空气，根本没有办法散热。 这听起来好像很合理，对吧？毕竟我们平时所有的电子设备，空调散热器都是靠空气流动或者是水流来带走热量的，没有空气也没有液体循环，那么热量怎么跑出去呢？ 直觉告诉我们，这好像不可能，但是事实并不是这样的。这个直觉对原理是没有错的，但结论完全错了。 在太空里确实没有对流，也没有导热的戒指，你想靠风或者是液体把热量吹走，这是不可能的。那太空的电子设备怎么散热呢？唯一的办法就是辐射。 辐射简单的来说就是把热量以红外线的形式直接照射进深空，散散向三凯尔文温度的宇宙背景。 这听起来是不是有点科幻，好像您再把热量扔进了无边无际的黑暗之中。但是关键是这个方法稳定、可控，可持续， 只要您设计的得当，就能够让电子设备在太空长期运行，而不会因为温度过高而报废。 而 spacex 已经在现实之中验证了这个方法。 starlink 的 第二代卫星每一颗功率大约是二十七千瓦。注意，这绝对不是小玩具级别的电子的系统，这是完整的通信卫星， 有计算模块，功率的调度，还有姿态的控制，甚至同时还能处理成千上万条通信的链路。 而且更重要的是，这些卫星不是短期的实验品，他们在近地轨道上连续运行三到五年， 经历了无数次的热循环，太阳的活动、微小辐射的冲击，最终都是按计划在退役，而不是因为过热而报废的。 那么这就告诉了我们一个重要的结论，就是在几十千瓦量级太空，电子设备系统完全可以被什么呢？可靠的冷却，也就是刚才所说的那种辐射去冷却。 当然，这并不意味着太空散热是很容易的， spacex 能做到这一点，靠的是一套精密的工程设计。 第一要大面积高效率的辐射散热板，这些散热板啊，专门针对红外的波段进行优化，那么目标只有一个，就是把热量尽可能快的照射进深空，就是宇宙的深空啊。 那么第二就是严格控制功率密度，您不能把所有的算力堆在一个小块的芯片之上。 spacex 的 做法是把计算模块分散成多个小的节点，让每一块芯片都可以在可控的温度范围之内来避免任何局部的过热。 第三就是热设计要优于性能的设计，在太空里跑的慢一点没有关系，但过热一次可能就是永久性的伤害。所以啊，设计的原则是保证温度安全比追求极限性能更为重要。 那么这也引出了一个被低估的事实，就是太空啊，更加适合小型的模块化的数据中心，而不是庞大的超级服务器。 如果你想在太空建一个功率几百兆瓦，占地庞大的超级计算机， 那几乎是不可能在太空散热。但如果把算力拆解成成千上万个 starlink 的 那样尺度的节点，每个节点几十千瓦，那么问题就完全不同了。 而这正是 spacex 所擅长的，就是不是打造一个巨无霸，而是大规模的可快速替换化，替换的模块化的系统。 所以啊，太空散热真正的限制不是能不能散，而是一次能散多少热量。 在可控的功率密度范围之内，太空不仅可以散热，而且环境高度的稳定可预测。 一旦这个工程方法被证明是可行的，那么太空算力就不再是科幻，它不再是想象中的未来，而是正在铺路的现实。 那么剩下的问题就只剩下两个了，何时能够规模化？谁能够第一个站位？而这也正是 spacex 在 太空算力的布局之中，为什么要抢先 i p o 要抢先行动的原因。 在太空，时间就是轨道，轨道就是资源，先到先得，晚一步可能就永远失去了机会。

马斯克说，两到三年内，太空将成为部署 ai 数据中心成本最低的地方。这听起来像科幻，但背后的技术路径已经清晰，核心就两个，永续能源和终极散热。先说能源，地面数据中心最大的瓶颈是电力， 而在近地，轨道太阳能板可以二十四小时接受无云层遮挡的直射阳光，发电效率是地面的好几倍。马斯克构想的是，用多达一百万颗卫星组成一个巨大的轨道太阳能阵列，直接给数据中心供电。这意味着什么？ 意味着 ai 算力摆脱了对传统电网的依赖，实现了能源和算力的一体化。再说散热，这是地面数据中心的另一个噩梦， 芯片功率越来越高，散热成本急剧上升。而在太空，散热方式完全不同，他靠的是深空辐射，太空背景温度接近绝对零度，数据中心产生的沸热 可以通过特制的辐射板以红外线的形式直接发射到宇宙深空里。这个过程不需要风扇，不需要冷却水，是一种被动式的、近乎零成本的终极散热方案。所以你看，轨道太阳能阵列解决了吃的问题，深空辐射散热解决了拉的问题， 两者结合，就在太空中构建了一个能源自己散热高效的完美闭环。这不仅仅是换个地方放服务器，这是从根本上重构了算力基础设施的物理法则。

神二十三以运抵发射中心即热防护系统搭载石墨烯复合涂层，该涂层不仅使散热器平衡温度有效降低，散热效率显著提升百分之二十五。 通过硅丸藕联剂的界面设计，构建稳固化学结合界面，破解在极端热循环环境下易剥离的问题，为航天器载轨长期稳定运行驻牢热防护屏障，彰显了我国航天领域的技术突破与硬核实力。

爱算力上天真的不会被太阳烤焦吗？把 ai 算力中心搬上天，十年能省下一点五亿美元。很多人问，太空中阳光直射一百五十度，没风没水，服务器不被烧化了吗？ 今天带你拆解这个被马斯克和中国航天同时看上的万亿蓝海赛道，看看光伏是如何在穷如革命中解决能源和散热双重极限的。 大家都知道，地面数据中心是火焰山，百分之四十的能耗都在降温，十年要耗水一百七十万吨。 但在太空中环境极其极端，光照下，一百五十摄氏度，阴凝里零下一百八十摄氏度，没空气对流怎么散热？答案是利用深空作为天然热尘。咱们先说第一种方式，辐射散热，这是真空里唯一的排热途径， 太空背阳面接近绝对零度，也就是零下二百七十摄氏度。氟气通过主动液冷冷却回路，把热量传导至巨大的可展开散热一板，以红外辐射的形式把肺热扔进深空。 那第二种方式就是混合热控航天器，穿着特制的保暖内衣，多层隔热材料，英文缩写 m l i， 配合精密的热控百叶窗，确保芯片始终在零到七十摄氏度的舒适区工作，绝不感冒也不发烧。 在看空中，咱们把散热问题解决之后，就回过头来看光伏电池，那么性能才是真正的生命线。我们来看这三张王牌。第一个就是多结山画家，英文缩写 ga s， 它是效率天花板，载轨效率超过百分之三十，抗辐射能力强，寿命长达二十年。但是它单瓦成本要一千元以上，是金龟的几十倍，适合高价值的贵族人物。咱们接着看第二张牌啊，就是硅基益智捷，英文缩写 h j t。 他是中短期的性价比之王，他能够做到五十到七十微米的极致薄片化，也就是说比纸还薄。那最硬核的是什么呢？他有自修复能力，利用太空八十摄氏度左右的光热效应，就能修复被辐射损伤的金格， 性能恢复能够达到百分之九十七以上。第三种方式就是钙钛矿叠层，它是终极杀手锏啊！功率，它的单位是瓦，每克是生化加的六到五十七倍，它在真空中反而比地面更稳定。 别层效率理论极限超过百分之四十三，是支持未来大型算力母舰的唯一希望。技术和设备的问题都解决了，太空就上演了全球卫子争夺战， 咱们中国力量也全面爆发。这不仅仅是技术竞赛，更是贫轨资源的生死战。跟 据 i t u。 先登先占的规则，谁先占了轨道，谁就有主权。星列 starlink 已经向 v 三版本引进，太阳翼面积暴涨到四百平方米，单星功率也达到了一百五十千瓦。而中国也亮剑了， 最近一次性升到了十四个星座，共计二十点三万颗卫星。这意味着未来五到十年，高效率、轻量化的太空光伏系统将迎来爆发式的需求。 面对这场革命，中国企业正集中火力在四个方向卡位。那么第一个方向就是高效电池与叠层技术。首先攻克 p 型超薄 h a t 和钙钛矿，叠层 要把太空中用电成本先给打下来。第二个方向是航天级柔性材料研发，能抵抗原子氧腐蚀的 c p i 薄膜和超薄玻璃， 也就是英文缩写 utg， 这让太阳翼像卷轴一样收放的关键。第三个方向就是精密制造设备开发能切割五十微米以下硅片的黑科技基台。 第四个方向就是天机算力集成，实现天杆天算，直接在轨道上处理数据，把宽带压力降低百分之九十。 抬头看看，未来的 ai 算力中心就在星辰大海，提前卡位这些领域的中国企业才是真正的时代弄潮儿。这里是新浪红湾，带你看透科技周期背后的机会，咱们下期见！

中国对美国刚刚又赢了一次，拥有全球最强太空数据中心卫星群，让我们的人工智能发展进入全球独一档的时代。就因为我们的人工智能上千颗算力卫星拥有了全球最强的散热能力， 中国怎么攻克？因为没有导热戒指，导致零下二百七十度太空的卫星的散热难题，就因为解决了卫星的主动散热技术。 为什么美国落后我们？就因为中国把智能散热皮肤用到了卫星，相当于给卫星贴上了智能散热薄膜。 你可能很难想象，大型算力中心一天的散热量就能够蒸发掉一个小型湖泊，而我们的技术就是像太空这个无限湖泊借冷散热。真正的厉害来了，就是把智能散热薄膜变成了翅膀。 卫星入轨之后展开面积惊人，关键是它是柔性的，一举打破全球刚性散热的传统，不像卫星太阳翼那样硬邦邦，而是迈向了柔性智能散热的新阶段。更加革命性的技术是 构建卫星和芯片内部的导热高速公路，它就是石墨铝复合材料， 他把热量从芯片核心送到卫星外壳，在两者之间构建一条让芯片热量快速飞奔出去的低阻力通道，一举解决了美国没有解决的卫星 gpu 芯片的散热瓶颈。 最大主角来了，我们还要给卫星装上主动散热心脏，就是主动液冷系统，其中关键技术泵区流体回路， 就像人体的血液循环系统，强而有力，通过心脏泵驱动冷却液经过芯片的时候强力吸热，随后被冲到卫星外壳的智能散热皮肤上集中放热，它的效率比老美单纯靠辐射散热要高出好几个数量级。 辐射散热是啥？它就是靠冰冷的太空被动散热，可它太慢了，原因就是太空是真空，没有导热介值。厉害的轨道，晨光验证，卫星马上就要上天， 用它验证以上所有的尖端散热技术。随后，中国上千颗人工智能算力卫星组成的太空数据中心，就将主网 携带数十万颗算力芯片，把人工智能算力送去七百到八百公里的成婚轨道。这成婚轨道最难以想象的是，它能让卫星追着太阳光跑， 让卫星二十四小时接受比地球多八倍的太阳能，有无线电力支持，再加上三大主动智能散热技术，必将让中国太空算力独步全球。