एयरोस्पेस ग्रेड शीतलन विरूपण साक्ष्य - रेफ्रिजरेटर की घरेलू सड़क

यह एक बहुत ही अस्पष्ट दिखने वाली चीज है। यह केवल एक हथेली के आकार का है, और यह हाथ पर थोड़ा भारी है। इसका शेप काफी खास है। एक पतली धातु ट्यूब एक खंभे की तरह होती है, जिसमें दो मोटे धातु के सिलेंडर होते हैं, और धातु सिलेंडरों में से एक के बाद छोटी उंगली की तुलना में थोड़ा पतला ट्यूब का आधा हिस्सा होता है।

एयरोस्पेस ग्रेड पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर में से एक

चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी और रसायन विज्ञान संस्थान के एक शोधकर्ता झाओ मिगुआंग (इसके बाद चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी और रसायन विज्ञान संस्थान के रूप में संदर्भित) ने कहा कि अब इस चीज को बनाने के लिए लगभग दस लाख युआन खर्च होंगे। हालांकि, 2000 से पहले, विदेशी देश इसे चीन को नहीं बेचते थे, चाहे इसकी कीमत कितनी भी हो।

यह "शीतलन आर्टिफैक्ट" है जिसने दशकों से चीन के ऑप्टिकल रिमोट सेंसिंग उपग्रहों को परेशान किया है - एयरोस्पेस-ग्रेड पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर, एक उच्च तकनीक उत्पाद जो स्थानीय तापमान को जल्दी से माइनस 200 डिग्री सेल्सियस तक कम कर सकता है और कई वर्षों तक क्षतिग्रस्त नहीं होगा।

चीन में इसके जन्म और विकास को चीनी विज्ञान अकादमी के शोधकर्ताओं द्वारा "लंबे समय तक चलने" से लाभ हुआ।

कुछ ही मिनटों में माइनस 200 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा करें

25 जनवरी को, तीन घरेलू रूप से निर्मित पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर से लैस ZY-1 02E उपग्रह ने सफलतापूर्वक उच्च गुणवत्ता वाली छवियों का अधिग्रहण किया। ये तीन पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर 26 वें, 27 वें और 28 वें एयरोस्पेस-ग्रेड पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर हैं जो चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी और रसायन विज्ञान संस्थान द्वारा विकसित किए गए हैं और अंतरिक्ष परियोजनाओं में सफलतापूर्वक उपयोग किए जाते हैं।

नए मुकुट महामारी ने कई लोगों को "अवरक्त तापमान माप" तकनीक के बारे में जागरूक किया है। जब मानव शरीर थर्मल इमेजिंग कैमरे से गुजरता है, तो शरीर पर गर्म धब्बे लाल दिखाई देंगे। पृथ्वी और वायुमंडल के तापमान को मापने के लिए, कई मौसम उपग्रह भी इन्फ्रारेड डिटेक्टरों से लैस हैं। हालांकि, लक्ष्य का पता लगाने वाली वस्तु से दूरी के कारण, उपग्रह पर अवरक्त डिटेक्टर को दूर के लक्ष्य पर थोड़ी सी भी गर्मी परिवर्तन का पता लगाने के लिए कम तापमान या यहां तक कि बेहद कम तापमान स्तर बनाए रखने की आवश्यकता होती है।

तो, कम तापमान की स्थिति में उपग्रह पर अवरक्त डिटेक्टर को कैसे रखा जाए? वैज्ञानिकों ने दो प्रकार की प्रशीतन प्रौद्योगिकियों का आविष्कार किया है, एक निष्क्रिय विकिरण प्रशीतन है, जो इस सिद्धांत पर आधारित है कि उच्च तापमान वाली वस्तुएं कम तापमान वाली वस्तुओं में ऊर्जा विकीर्ण कर सकती हैं; दूसरा सक्रिय यांत्रिक प्रशीतन है, सिद्धांत यांत्रिक आंदोलन के माध्यम से गैस बनाना है। विस्तार, और शीतलन घटना तब होती है जब गैस फैलती है।

"विकिरण शीतलन का ठंडा तापमान उच्च है और शीतलन क्षमता छोटी है। हालांकि इसका उपयोग छोटे डिटेक्टरों को ठंडा करने के लिए किया जा सकता है, यह एयरोस्पेस उपकरणों के कम तापमान के लिए उच्च आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। इसके विपरीत, यांत्रिक शीतलन तकनीक अधिक व्यवहार्य है। संस्थान के एक शोधकर्ता चीनी विज्ञान अकादमी भौतिकी और रसायन विज्ञान चेन हुलेई ने चाइना साइंस जर्नल को बताया।

पल्स ट्यूब प्रशीतन प्रौद्योगिकी एक प्रकार की यांत्रिक प्रशीतन प्रौद्योगिकी है। 1 9 63 में, अमेरिकी वैज्ञानिकों ने गलती से पाया कि जब एक खोखले ट्यूब में एक वैकल्पिक दबाव तरंग होती है, तो इसका बंद अंत गर्म हो जाएगा, और ट्यूब की अक्षीय दिशा के साथ एक बड़ा तापमान ढाल बनाया जा सकता है। इसके आधार पर, उन्होंने एक पल्स ट्यूब प्रशीतन विकसित किया। मशीन। 1984 में, सोवियत वैज्ञानिकों ने पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर को बदल दिया, जिसने इसकी शीतलन दक्षता में बहुत सुधार किया, और संबंधित शोध गर्मी में भी वृद्धि हुई।

अपने हाथ में पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर की ओर इशारा करते हुए, चेन हुलेई ने पेश किया: "छोटी उंगली के समान इस हिस्से को 'कोल्ड फिंगर' कहा जाता है। यह छोटा रेफ्रिजरेटर कुछ ही मिनटों में उंगली को माइनस 200 तक कम कर सकता है। सेल्सियस। हम जांच को उंगलियों पर रखते हैं, और जब जांच का तापमान ठंडा हो जाता है, तो हम पृथ्वी को स्पष्ट रूप से देख सकते हैं।

सिद्धांत से इंजीनियरिंग तक

1980 के दशक में, चीनी विज्ञान अकादमी के क्रायोजेनिक प्रौद्योगिकी प्रयोग केंद्र (चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी और रसायन विज्ञान संस्थान की इकाइयों में से एक) ने चीन में पल्स ट्यूब प्रशीतन प्रौद्योगिकी पर बुनियादी शोध शुरू करने का बीड़ा उठाया। 1990 के दशक तक, उन्होंने कई बार सबसे कम प्रशीतन तापमान के लिए रिकॉर्ड स्थापित किया था, मूल उपलब्धियों की एक श्रृंखला हासिल की थी, और इंटरनेशनल सोसाइटी ऑफ रेफ्रिजरेशन के "कपिचा पुरस्कार" और "लिंडे पुरस्कार" जीता था।

1998 में, संयुक्त राज्य अमेरिका अंतरिक्ष कार्यक्रमों में उपयोग के लिए पल्स-ट्यूब रेफ्रिजरेटर को इंजीनियर करने वाला पहला व्यक्ति था। यद्यपि मेरे देश ने पल्स ट्यूब प्रशीतन के बुनियादी शोध में विश्व-अग्रणी परिणाम प्राप्त किए हैं, ऑप्टिकल रिमोट सेंसिंग उपग्रह अपने स्वयं के अंतरिक्ष रेफ्रिजरेटर की कमी से पीड़ित हैं। "उस समय, अनुसंधान और विकास इकाई केवल विदेशों से आयात कर सकती थी, और एयरोस्पेस-ग्रेड रेफ्रिजरेटर को हमारे देश में प्रतिबंधित कर दिया गया था। अनुसंधान और विकास इकाई केवल जमीनी स्तर के रेफ्रिजरेटर को खरीदने के लिए हर तरह से कोशिश कर सकती है। झाओ मिगुआंग ने कहा।

"कड़वा" कहने का कारण यह है कि आयातित जमीनी स्तर के रेफ्रिजरेटर का जीवनकाल एयरोस्पेस-ग्रेड रेफ्रिजरेटर के 1/10 से कम है, और समस्याएं अक्सर होती हैं, और उपग्रहों को लॉन्च करने के बाद, उन्हें किसी भी समय मरम्मत नहीं किया जा सकता है जैसे कि वे जमीन पर हैं। एक बार ऑन-ऑर्बिट विफलता के बाद, देश को एक बड़ी कीमत चुकानी पड़ सकती है।

1990 के दशक के उत्तरार्ध में, प्रतिष्ठित युवा विद्वानों के लिए राष्ट्रीय विज्ञान कोष, चीनी विज्ञान अकादमी और अन्य प्रासंगिक विभागों के समर्थन के साथ, चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी और रसायन विज्ञान संस्थान की अनुसंधान टीम ने एक पूरे के रूप में लागू अनुसंधान में बदलना शुरू कर दिया। राष्ट्रीय अंतरिक्ष रिमोट सेंसिंग और इन्फ्रारेड डिटेक्शन के क्षेत्र में प्रमुख जरूरतों का सामना करते हुए, उन्होंने पुराने कागजात के ढेर से बाहर कदम रखा और पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर और अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के इंजीनियरिंग पर शोध किया। 2000 में शुरू, टीम को राष्ट्रीय अंतरिक्ष एजेंसी से व्यवस्थित समर्थन मिला।

सिद्धांत से इंजीनियरिंग तक की सड़क चुनौतियों से भरी हुई है। "हम जो करना चाहते हैं वह एयरोस्पेस-ग्रेड उत्पाद हैं। यदि रेफ्रिजरेटर भविष्य में आकाश में काम करेगा, तो यह गारंटी दी जानी चाहिए कि यह 8 साल, 10 साल या उससे भी अधिक समय तक नहीं टूटेगा। चेन हौलेई ने कहा।

रेफ्रिजरेटर हीलियम गैस से भरे होते हैं, और उन्हें विश्वसनीय वेल्डिंग और सीलिंग तकनीक के माध्यम से हीलियम अणुओं की बहुत कम रिसाव दर सुनिश्चित करनी चाहिए। गैस का संपीड़न और विस्तार पिस्टन पर निर्भर करता है। उन्हें पिस्टन और सिलेंडर की दीवार को करीबी और गैर-संपर्क दोनों बनाना चाहिए, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि पिस्टन तब नहीं पहनता है जब तेल का उपयोग नहीं किया जा सकता है। पिस्टन के आंदोलन को एक फ्लैट स्प्रिंग द्वारा समर्थित किया जाता है, और उन्हें यह सुनिश्चित करने के तरीके खोजने चाहिए कि वसंत कुटिल नहीं है, अकेले टूटने दें।

हर "जरूरी" का मतलब एक दबाव है। उस समय, हमें कुछ समस्याओं का सामना करना पड़ा, और हम लंबे समय तक आगे नहीं बढ़ सके, और सभी का मनोबल बहुत कम था। झाओ मिगुआंग ने कहा।

सुबह 8:00 बजे प्रगति को संक्षेप में प्रस्तुत करें, और शाम को 12:00 बजे काम छोड़ दें। इस तरह 8 साल बीत गए। पिछले 8 वर्षों में, Riyuexingchen ने प्रमुख समस्याओं से निपटने के लिए अपनी सड़क देखी है: पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर जो उन्होंने विकसित किया था, उसने टाइटेनियम मिश्र धातुओं की पूर्ण वेल्डिंग प्राप्त की; पिस्टन और सिलेंडर के बीच की दूरी माइक्रोन स्तर तक पहुंच गई; पत्ती वसंत विरोधी थकान परीक्षण में 100 स्थानांतरित कर सकते हैं. 100 मिलियन से अधिक बार, यहां तक कि 10 से अधिक वर्षों के लिए एक वसंत का विरोधी थकान परीक्षण "चल रहा है" भी है, और अब तक कोई समस्या नहीं है।

28 पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर सेवा में डाल दिया गया है

2008 में, शोधकर्ता लियांग जिंगताओ के नेतृत्व में, अंतरिक्ष कार्य-हीट रूपांतरण प्रौद्योगिकी की प्रमुख प्रयोगशाला, भौतिकी और रसायन विज्ञान संस्थान, चीनी विज्ञान अकादमी के वर्तमान निदेशक, वैज्ञानिक अनुसंधान टीम ने अंतरिक्ष में मेरे देश का पहला लंबा जीवन पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर विकसित किया, और सफलतापूर्वक ऑन-ऑर्बिट सत्यापन किया। रेफ्रिजरेटर ने नवीनतम अंतरराष्ट्रीय विकास चरण में प्रवेश करने के लिए ट्रैकिंग से लेकर खरोंच से एक ऐतिहासिक छलांग हासिल की है, और मेरा देश इस प्रकार अंतरिक्ष पल्स ट्यूब प्रशीतन प्रौद्योगिकी में महारत हासिल करने के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका के बाद दूसरा देश बन गया है।

तब से, अवरक्त स्पेक्ट्रम में ऑप्टिकल उपग्रहों के विकास में "ठोकर" को दूर कर दिया गया है, और देश में उपग्रह मॉडल की एक श्रृंखला की योजना और प्रदर्शन जोरों पर है।

तकनीकी नवाचार मांग पैदा करता है, जो बदले में तकनीकी विकास को चलाता है। अगले दस वर्षों में, मेरे देश के स्पेसबोर्न इन्फ्रारेड डिटेक्टरों के विकास ने स्पेसबोर्न पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर के लिए लगातार उच्च आवश्यकताओं को आगे बढ़ाया है।

9 मई, 2018 को, Gaofen-5 उपग्रह को सफलतापूर्वक लॉन्च किया गया था। यह बड़ी शीतलन क्षमता और लंबे जीवन के साथ एक पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर से सुसज्जित था जो चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी और रसायन विज्ञान संस्थान द्वारा विकसित किया गया था।

यह उपग्रह मेरे देश के पहले पूर्ण-स्पेक्ट्रम वर्णक्रमीय इमेजर को दृश्यमान, निकट-अवरक्त, लघु-तरंग, मध्यम-तरंग और लंबी लहर अवरक्त स्पेक्ट्रम बैंड को कवर करता है। पिछले ऑप्टिकल डिटेक्टरों की तुलना में, यह बड़ा और भारी है। मांग के अनुकूल होने के लिए, चिलर प्रोजेक्ट टीम ने साहसपूर्वक एक नया समाधान अपनाया। चिलर केवल दस मिलीमीटर से अधिक के आकार और कुछ ग्राम के वजन के साथ ठंडे मंच की ठंडी उंगली को ले जा सकता था, और इसे एक सौ मिलीमीटर के आकार और एक किलोग्राम के वजन के साथ एक डिटेक्टर असेंबली में डिजाइन किया गया था। .

पहले कुछ वर्षों में, डिजाइन को वास्तविकता में बदलने की सड़क ऊबड़-खाबड़ थी। हालांकि, जितनी अधिक असफलताओं का आप अनुभव करते हैं, सफलता की खुशी उतनी ही अविस्मरणीय हो जाती है।

"यह एक नई अंतरराष्ट्रीय पहल है! चेन हौली की यह बात कहते ही आंखें चमक उठीं।

26 दिसंबर, 2021 को 11:11 बजे, "ज़ियुआन नंबर 1 02E" उपग्रह को ताइयुआन उपग्रह लॉन्च सेंटर में सफलतापूर्वक लॉन्च किया गया था। इस पर किए गए लंबी लहर इन्फ्रारेड डिटेक्टर को माइनस 193 डिग्री सेल्सियस के कम तापमान वाले वातावरण में काम करना चाहिए। Gaofen-5 पर वर्णक्रमीय इमेजर बड़ा है और पल्स-ट्यूब रेफ्रिजरेटर के शीतलन क्षेत्र से दोगुना की आवश्यकता होती है।

विकास प्रक्रिया के दौरान, शोधकर्ताओं को अभूतपूर्व कठिनाइयों का सामना करना पड़ा। "Zuanyu नंबर 1 02E' उपग्रह का डिजाइन जीवन 10 साल है, जो पिछले 8 साल के जीवन की आवश्यकता से अधिक है। परियोजना आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, हमने कंप्रेसर का बैकअप लेने के लिए स्विचिंग डिवाइस का उपयोग करने की योजना प्रस्तावित की। सीमित वजन बढ़ाने के मामले में, बड़ा यह रेफ्रिजरेटर के जीवन में बहुत सुधार करता है। इस पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर के मुख्य डिजाइनर और चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी और रसायन विज्ञान संस्थान में एक सहयोगी शोधकर्ता लियू यानजी ने चाइना साइंस जर्नल को बताया।

"ठंडी उंगली के डिजाइन के दौरान, हमारे द्वारा उपयोग की जाने वाली बड़े क्षेत्र की ठंडी प्लेट में थर्मल विस्तार और संकुचन के कारण विरूपण समस्या थी, और उस पर डिटेक्टर आसानी से टूट गया था। इस पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर के कोल्ड फिंगर डिजाइनर, चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी और रसायन विज्ञान संस्थान में एक सहयोगी शोधकर्ता क्वान जिया ने याद किया कि अनगिनत चर्चाओं और डीबगिंग के बाद, उन्होंने कोल्ड प्लेट के लिए एक नया सामग्री मिलान किया और अंत में समस्या को हल किया।

आज, उन्होंने विभिन्न आकारों और प्रदर्शनों के एयरोस्पेस-ग्रेड पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर विकसित किए हैं, जिनमें से 28 को कक्षा में लॉन्च किया गया है।

हर परियोजना चुनौतियों से भरी हुई है, और ये चुनौतियां पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर विकास टीम के पीछे प्रेरक शक्ति हैं।

"हम 100 वाट से अधिक की शीतलन क्षमता, पूर्ण शून्य के करीब तापमान और कुछ सौ ग्राम के रूप में कम वजन के साथ अधिक उन्नत अंतरिक्ष कम तापमान प्रशीतन तकनीक विकसित कर रहे हैं। लियांग जिंगताओ ने कहा कि टीम स्पेस पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर के सफल विकास पर निर्माण करेगी। "चुनौती देने और कड़ी मेहनत करने के लिए साहसी" की भावना को आगे बढ़ाना जारी रखें, बहादुरी से "राष्ट्रीय जिम्मेदारी" ग्रहण करें, और भविष्य के स्थानों में कम तापमान वाले प्रशीतन की जरूरतों को पूरा करने के लिए आगे बढ़ें।

एयरोस्पेस-ग्रेड क्रायोजेनिक रेफ्रिजरेटर तकनीक के विकास की सड़क पर, यह "लंबे समय तक चलने" जारी है।