失重液体无法自流？神二十三启动关键实验，扫清深空航行散热障碍 用水模拟行星岩浆？中国空间站多项流体实验，藏载人航天关键技术

如果你在地球上向着地面泼一杯水，水会“啪”的一声拍散在地面上，水也会四溅而来。这个过程中，全程都有地球重力在发生作用。对此，我们都已经习以为常了。因为对于我们平常人来说，上太空，那不是我们能做到的事。

但你想没想过，如果在太空，同样泼一杯水，水却并不下落。而是变成了一团漂浮着的，晃晃悠悠的“水球”，这时候的水，像极了一颗透明小星球，半悬在半空。这个画面虽然好看的很，但也给载人工程的专家以及工程师们带来了不少麻烦。因为在微重力的环境下，液体不按地面的规则出牌了。很多依赖重力才能正常开展工作的设备，到太空后直接就抓瞎了。

这里值得一提的，就是航天器的散热系统。一般咱们平时用的电脑或者手机发热，风扇一吹热量就散了。但在太空不行，真空的环境没有空气，更没有空气中的对流，想要散热，就只能靠蒸发和冷凝这个流程来带走热量。

本来在地面上的蒸发冷凝，只靠重力就能让液体和蒸汽自然分离，但到了太空中，液体和蒸汽混在一块分不开了，甚至还可能造成设备过热。这可咋办？

神舟二十三号航天员们，最近就正在梦天实验舱里，开展一系列的微重力流体实验。说直白点，就是在太空中“玩液体”，研究在失重环境下，它们怎么流动，怎么蒸发，怎么沸腾，之后又怎么能把观察到的变化用在未来的航天器设计上。

在梦天实验舱里，有两个实验柜，分别是流体物理实验柜和两相系统实验柜。

流体物理实验柜是研究液体在失重环境下的流动、变形，起泡变化，界面演化的。这些事在地面上没有条件去研究，因为重力的存在，会掩盖掉原本液体的本身行动。比如你想观察起泡在液体中的上升，但地面上受福利影响，起泡就直直的往上跑。但在太空，没有了浮力，起泡就直接趴窝，悬在那不动。或者还有一种情况，就是被表面的张力拽着四处乱跑。这其实才是液体运动最原始的样子。

神舟二十三号航天员，最近就在这个实验柜上完成了流体实验样品的更换，实验回路的调试等等。最值得一提的就是球形对流实验和软物质流体实验。这俩实验前者是用来模拟行星内部岩浆运动的，后者是用来研究牙膏、凝胶这种软材料在太空中表现的。

两相系统实验柜就更加偏向工程应用了，它研究的是液体和蒸汽混合在一起的流动状态。要知道航天器的热管理，都是靠蒸发和冷凝来实现散热的目的的，本质上来说，其实就是两相流的问题。

这次神舟二十三号重点的上新载荷“多场效应蒸发模块”，就在两相系统实验柜中。神舟二十三号航天员已经完成了它的在轨安装，接下来，就是启动实验了。

蒸发模块要干啥？圈叔重点聊聊这个多场效应蒸发模块到底是做啥的？因为它是本轮任务中最受关注的流体实验载荷之一。这么说吧，它是来解决太空“散热难”硬骨头的。

前面说了，太空微重力环境下，液体和蒸汽分不开，散热系统效率大打折扣。那怎么解决呢？科学家的思路是：既然重力帮不上忙，那我们就用电场、温度场等其他物理场来帮忙。

这个蒸发模块就是干这个的。它会在微重力环境下引入电场和温度场等多物理场协同作用，研究液体蒸发过程怎么被调控、气液界面怎么演化、传热效率怎么变化。

搞清楚多物理场是怎么影响微重力下蒸发过程的，找到能强化太空散热效率的技术方案。获取长期在轨的相变传热基础数据，这些数据会直接支撑新一代载人登月飞船、月球科研站、大型航天器的热控制系统设计。探索无源流体分离技术，让未来的深空飞行器散热设备更简单、更可靠，不需要复杂的活动部件。

说白了，这个实验的结果，可能会决定未来登月飞船的空调系统怎么设计。

那个金黄色格栅外壳，就是流体物理实验柜的实验观测腔体，航天员正在拆装标准化实验插件单元。这个腔体内部配备了高速相机和高精度光源，能够实时拍摄微重力下液体的形变、气泡的生长、流体对流的全过程。所有影像数据实时下传到地面，供科学家分析。

神舟二十三号的一个重点任务，就是更换球形BM对流实验单元等载荷。这个实验观测的是微重力下的流体自然对流现象，用来类比行星内部的岩浆运动和地幔流体运动规律，听起来是不是有点“用一杯水模拟一颗行星”的感觉？这就是基础科学的魅力所在。

细心的朋友可能注意到，航天员操作的是一块块标准化的盒子。这其实是空间站所有实验柜统一设计思路：模块化。不管是什么类型的实验，都封装在标准尺寸的插件里。航天员不需要改动实验柜的主体结构，只需要像换相机镜头一样，把旧的插件抽出来、新的插件插进去，就能轮换开展不同类型的实验。操作简单、效率高，大大提升了空间站的实验利用率。

最后补充一个知识点，中国空间站的两个实验舱，分工是明确的：

问天实验舱主打空间生命科学，太空水稻、植物培养箱、小型动物饲养这些和生物相关的实验，都在问天舱里开展。梦天实验舱主打微重力物理，流体、燃烧、材料科学这些物理和工程类的实验，都在梦天舱里进行。所以这次聊的流体物理实验柜、两相系统实验柜，全部都在梦天舱。

神舟二十三号的航天员们在两个舱段之间穿梭，既要照看水稻，又要给液体拍照，工作日程排得满满当当。