艦船熱量管理總述--------------------------------------------------------------

如果說(shuō)，在太空中有什么跟速度增量（Δv）一樣重要甚至更加重要的，那一定是航天器的熱量管理和控制。任意一個(gè)文明的航天飛行器，不論其結(jié)構(gòu)有多么簡(jiǎn)陋，技術(shù)多么初始，甚至可以不需要發(fā)動(dòng)機(jī)，但一定不能不需要散熱。航天器的熱量管理與控制一定是任何一個(gè)哪怕是剛上太空的文明都需要掌握的幾大最重要課題之一；航天器熱管理技術(shù)自然也是任何航天器必不可少的技術(shù)保障系統(tǒng)之一。

航天器熱控制（Spacecraft Thermal Control）作為一門(mén)高度復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及材料學(xué)、熱學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、流體力學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及試驗(yàn)測(cè)量技術(shù)等諸多學(xué)科。它的任務(wù)可被簡(jiǎn)述為：通過(guò)合理組織航天器內(nèi)部和外部的熱交換過(guò)程，使航天器各部位的溫度處于任務(wù)所要求的范圍內(nèi)，為航天器的儀器設(shè)備正常工作，提供良好的溫度環(huán)境。

惡劣的太空環(huán)境給航天器散熱帶來(lái)了極大的困難，在大氣環(huán)境下，熱的傳遞可分為熱輻射、熱對(duì)流、熱傳導(dǎo)三類(lèi)。其中熱對(duì)流通過(guò)流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生的相對(duì)位移引起熱量傳遞；而熱傳導(dǎo)則通過(guò)粒子碰撞使能量從物體溫度較高部分傳至溫度較低部分，是最普遍的適用于所有介質(zhì)的導(dǎo)熱方式，這兩種傳導(dǎo)方式都需要介質(zhì)才能進(jìn)行。

然而在太空中的絕大部分位置，星際物質(zhì)的分布往往極其稀疏，早有研究指出，銀河系內(nèi)星際物質(zhì)的平均數(shù)密度為每立方厘米1個(gè)氫原子。如此稀疏的物質(zhì)讓熱量也難以找到介質(zhì)進(jìn)行傳導(dǎo)，因此在太空近乎絕對(duì)真空的環(huán)境下，只有依靠電磁波傳導(dǎo)熱量，不需要介質(zhì)的熱輻射方式才能在太空中實(shí)現(xiàn)有效的熱量傳遞。

而太空環(huán)境的復(fù)雜性還遠(yuǎn)不止于此。星際物質(zhì)在宇宙空間中的分布呈現(xiàn)極不均勻的狀態(tài)，一個(gè)普通的恒星系擁有的物質(zhì)總量要超過(guò)數(shù)億乃至數(shù)十億平方公里空曠空間所含星際物質(zhì)的總和，也正是因?yàn)檫@樣的原因，在共同體制訂的絕大多數(shù)作戰(zhàn)想定中，星系總是星際戰(zhàn)爭(zhēng)中雙方所要竭力爭(zhēng)奪的重點(diǎn)對(duì)象?；谶@一泛用化的作戰(zhàn)場(chǎng)景，在星系內(nèi)飛行的航天器被恒星乃至某些行星照射時(shí)，其面向星體的那一面會(huì)積聚大量的熱量，導(dǎo)致航天器陽(yáng)面溫度升高，而熱傳導(dǎo)較為低下效率又使得短時(shí)間內(nèi)很難讓航天器的陰陽(yáng)兩面溫度均衡，因此共同體軍用星際艦船的設(shè)計(jì)除了要考慮散熱，保溫問(wèn)題也同樣不容忽視。

由于航天器熱控制/溫度控制對(duì)航天器的高度重要性，艦船各個(gè)子系統(tǒng)的表現(xiàn)均依仗于熱控制技術(shù)的發(fā)展，因此本節(jié)專(zhuān)門(mén)用于論述應(yīng)用在統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)上的熱管理設(shè)計(jì)。作為人類(lèi)在數(shù)千年太空探索中在航天器熱控制技術(shù)領(lǐng)域的集大成之作。統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)的熱控制設(shè)計(jì)總結(jié)了無(wú)數(shù)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，應(yīng)用了大量的先進(jìn)技術(shù)，使得其設(shè)計(jì)逐漸臻于完善。由于空間熱控制可分為被動(dòng)式和主動(dòng)式兩類(lèi)，因此本節(jié)也將以此為框架，分別論述統(tǒng)一戰(zhàn)線綜合熱控制系統(tǒng)的兩個(gè)方面。

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被動(dòng)熱控制

所謂的“航天器空間被動(dòng)熱控制”可被簡(jiǎn)述為：依靠選取不同的熱控材料和合理的總裝布局來(lái)處理航天器內(nèi)外的熱交換過(guò)程，使航天器的各部分溫度在各種工作狀態(tài)下都不超出允許的范圍。統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)采用的被動(dòng)式熱控制設(shè)計(jì)本身沒(méi)有自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的能力，但它簡(jiǎn)單可靠，是共同體艦船進(jìn)行熱控制的主要手段。

被動(dòng)熱控制設(shè)計(jì)最常見(jiàn)、應(yīng)用最廣泛、也是最家喻戶(hù)曉的做法是在航天器外殼表面覆蓋一層溫控涂層，以降低表面的太陽(yáng)吸收率與熱輻射率比值。對(duì)于熱輻射來(lái)說(shuō)，幾乎所有的非透明物體都是在緊靠表面之下很薄的一層之內(nèi)就把全部透過(guò)表面的入射輻射能吸收掉。因此在物體表面上覆蓋一薄層涂層，就能決定物體表面的熱輻射性質(zhì)。統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)惠普爾盾表層（艦體最外層）噴涂的電塑性低可探測(cè)度隱身涂層作為高度集成化的多功能自我調(diào)控涂層，整合了溫度控制能力，通過(guò)電壓和溫度的雙重變化對(duì)涂層表面的熱輻射性質(zhì)進(jìn)行共同控制，從宏觀上看，單色輻射性質(zhì)的變化具體表現(xiàn)為涂層顏色的變化，例如當(dāng)涂層表面受電壓影響轉(zhuǎn)化為白色時(shí)，即代表涂層處于“中等反射表面”狀態(tài)。

另一種被動(dòng)熱控制常用的技術(shù)是熱管，這是一種靠工質(zhì)的相變和循環(huán)流動(dòng)而傳遞熱量的器械。由管殼、多孔毛細(xì)管芯和工作介質(zhì)組成。通過(guò)在外殼不同位置或儀器之間布置熱管，將熱端的熱量導(dǎo)向冷端，減少部件、儀器之間的溫度差。這也是統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)采用的最為龐大、復(fù)雜的熱量發(fā)散系統(tǒng)。

作為共同體建造過(guò)的最大的星航母艦，統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)面對(duì)的熱量發(fā)散狀況是前所未有的，差異極大的，高度復(fù)雜的。全艦用電器可按溫度梯度（暫不考慮散熱系統(tǒng)的冷卻作用）分為三個(gè)部分：

極高熱區(qū)：湮滅反應(yīng)堆和聚變反應(yīng)堆的反應(yīng)腔位置以及脈沖磁等離子推進(jìn)系統(tǒng)的線性磁單元位置，這些區(qū)域的溫度梯度變化極大，最高可達(dá)數(shù)十億度，且除亞光速推進(jìn)系統(tǒng)外均長(zhǎng)期維持在這一溫度。

高熱區(qū)：曲速引擎系統(tǒng)、武器系統(tǒng)、場(chǎng)包裹電磁彈射系統(tǒng)、傳感和通訊系統(tǒng)等區(qū)域，這一區(qū)域的溫度梯度變化較大，總體上可在數(shù)百度到上萬(wàn)度間變化，其中武器和電磁彈射系統(tǒng)在不工作時(shí)溫度不高，工作時(shí)則躍升至高溫度梯度，傳感器系統(tǒng)則由于全天候工作的需求時(shí)常保持著中等溫度梯度，曲速引擎系統(tǒng)的發(fā)熱則由工作時(shí)間決定，最大熱量負(fù)載的情況下溫度可達(dá)數(shù)萬(wàn)度。

低熱區(qū)：機(jī)庫(kù)、生活區(qū)、維生系統(tǒng)等區(qū)域，這一區(qū)域由于需要考慮人類(lèi)生存和生活需求，因此設(shè)定溫度應(yīng)該保持在100度以下，但這些區(qū)域同樣也有正在工作的各類(lèi)設(shè)備，在暫不考慮冷卻系統(tǒng)的作用下此區(qū)域的溫度約在數(shù)百度左右。

極度復(fù)雜的多重溫度梯度配置使得統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)不得不配備同樣復(fù)雜甚至更加復(fù)雜的多重?zé)峁芟到y(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)不同設(shè)備的散熱需求，同時(shí)也要盡量平衡全艦的熱量分布，做好不同溫度層級(jí)間的緩沖與平穩(wěn)過(guò)渡。

和三個(gè)溫度層級(jí)相對(duì)，并考慮了某些設(shè)備對(duì)超低溫工作環(huán)境的需求，統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)采用了三套應(yīng)用不同工作介質(zhì)的熱管系統(tǒng)進(jìn)行散熱/冷卻。其中，三套互為配套的熱管系統(tǒng)不僅要負(fù)責(zé)自己溫度層級(jí)內(nèi)的散熱，還要負(fù)責(zé)平衡層與層之間的溫度差，并盡可能地利用磁流體發(fā)電、溫差發(fā)電等方式盡可能地提高產(chǎn)能規(guī)模和效率以節(jié)約能源。

應(yīng)對(duì)極高熱區(qū)熱管理的是磁約束等離子體散熱網(wǎng)絡(luò)，也就是艦船磁流體-溫差綜合電力系統(tǒng)的組成部分。循環(huán)介質(zhì)是處于等離子態(tài)的氦3。在磁泵和后方工質(zhì)的不斷擠壓下，等離子態(tài)氦3通過(guò)分布在湮滅反應(yīng)堆、核聚變反應(yīng)堆處的毛細(xì)管道，并經(jīng)由熱輻射和熱傳導(dǎo)上升至數(shù)十億度，在離開(kāi)熱端流向冷端的過(guò)程中，高熱等離子體流經(jīng)外接線圈（產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)以進(jìn)行磁流體發(fā)電）和環(huán)狀熱電堆（用于進(jìn)行溫差發(fā)電）的管道，進(jìn)行磁流體-溫差復(fù)合發(fā)電以提高產(chǎn)能規(guī)模和效率。抵達(dá)冷端后再次通過(guò)毛細(xì)管和應(yīng)對(duì)高熱區(qū)的第二套熱管系統(tǒng)換熱以降低溫度，然后再一次踏上前往熱端的路程。

應(yīng)對(duì)高熱區(qū)熱管理的是蜂窩銦液態(tài)金屬散熱網(wǎng)絡(luò)，這一熱管系統(tǒng)的工作介質(zhì)是被稱(chēng)為“蜂窩銦”的液態(tài)金屬，這是一種由明珠先進(jìn)船舶系統(tǒng)于3549年投入生產(chǎn)，專(zhuān)為超高溫工作環(huán)境研發(fā)的低熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)、極高熱導(dǎo)率、性質(zhì)穩(wěn)定、優(yōu)良比熱容性能的超高熱流密度散熱介質(zhì)。考慮到高熱區(qū)子系統(tǒng)分布在艦船的各個(gè)位置，因此這一套循環(huán)散熱網(wǎng)絡(luò)也按照子系統(tǒng)所屬而分為多個(gè)互不相連的部分。在磁泵和后方工質(zhì)的不斷擠壓下，液態(tài)蜂窩銦通過(guò)分布在武器系統(tǒng)、超光速推進(jìn)系統(tǒng)等處的毛細(xì)管道，并經(jīng)由熱輻射和熱傳導(dǎo)上升至數(shù)萬(wàn)度，在離開(kāi)熱端流向冷端的過(guò)程中，高熱等離子體流經(jīng)外接環(huán)狀熱電堆（用于進(jìn)行溫差發(fā)電）的管道進(jìn)行溫差發(fā)電以提高產(chǎn)能規(guī)模和效率。抵達(dá)冷端后再次通過(guò)毛細(xì)管和應(yīng)對(duì)低熱區(qū)的第三套熱管系統(tǒng)換熱以降低溫度，然后再一次踏上前往熱端的路程。這一熱管系統(tǒng)還與船殼表面的散熱格柵和熱輻射板相連接，以作為儀器設(shè)備的散熱熱沉，減少儀器設(shè)備的溫度波動(dòng)。

應(yīng)對(duì)低熱區(qū)熱管理的則是普通的水散熱網(wǎng)絡(luò)，這種早在前星際時(shí)代就在使用的工作介質(zhì)如今在星際時(shí)代也照樣能發(fā)揮出不錯(cuò)的效果。通過(guò)對(duì)管道加壓，加之在熱端毛細(xì)管換熱升溫，轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界態(tài)的水能夠承受比尋常三態(tài)更加高的溫度（最大臨界溫度550度）。這一熱管網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個(gè)居住區(qū)和機(jī)庫(kù)，并同時(shí)與極高熱區(qū)和高熱區(qū)熱管網(wǎng)絡(luò)都有接觸。

在考慮到散熱的同時(shí)，由于統(tǒng)一戰(zhàn)線搭載的部分儀器設(shè)備對(duì)低溫乃至超低溫工作環(huán)境的需求，例如傳感器系統(tǒng)中的紅外傳感器，這一設(shè)備需在低于零下兩百度的超低溫環(huán)境下運(yùn)作。因此，如果沒(méi)有主動(dòng)冷卻系統(tǒng)，是不可能實(shí)現(xiàn)整艘戰(zhàn)艦的有效運(yùn)作的。為此，統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)采用了“兩手都要抓，兩手都要硬”的策略。一方面設(shè)置有流體循環(huán)熱量控制系統(tǒng)，為這些設(shè)備提供穩(wěn)定的超低溫環(huán)境。另一方面則在這些儀器或部件表面包敷多層隔熱材料，例如雙面金屬鍍膜反射屏+真空間隔的配置，或噴涂石墨烯低輻射率涂層，多管齊下以阻隔其他熱源的傳導(dǎo)。

除進(jìn)行航天器內(nèi)部的熱交換外，被動(dòng)熱控制還用于進(jìn)行航天器-星際空間之間的散熱。由于在太空中，僅有熱輻射一種行之有效的散熱方法，因此基于這一前提的所有航天器外散熱解決方案不外乎兩條路線：增大散熱面積和提高溫度，或這兩者雙管齊下。

技多不壓身，統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)設(shè)置有多種向星際空間交換熱量的方式，通過(guò)不同的散熱類(lèi)型，可將它們分為：船殼/散熱格柵主動(dòng)散熱、熱輻射器主動(dòng)散熱、（曲速）場(chǎng)包裹工質(zhì)噴射主動(dòng)散熱、可拋式熱容散熱、冷卻介質(zhì)噴射散熱。其中，被動(dòng)式熱控制范疇內(nèi)包括船殼/散熱格柵主動(dòng)散熱和熱輻射器主動(dòng)散熱。場(chǎng)包裹工質(zhì)噴射主動(dòng)散熱、可拋式熱容散熱和冷卻介質(zhì)噴射散熱均屬主動(dòng)式熱控制范疇，將在主動(dòng)式熱控制小節(jié)中詳述。

船殼散熱是統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)乃至任何哪怕是最為簡(jiǎn)陋的航天器最為基礎(chǔ)的散熱方式，這種方法直接將熱量傳導(dǎo)至船殼，并通過(guò)和宇宙空間接觸的船殼將熱量輻射出去。對(duì)于共同體星際艦船而言，通常在船內(nèi)將大段且多次彎曲的毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò)貼近船殼以實(shí)現(xiàn)熱交換，不過(guò)也可以通過(guò)氣體，乃至固體傳導(dǎo)熱量。畢竟最基礎(chǔ)的散熱方式往往最具廣泛性。然而，統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)乃至大多數(shù)共同體艦船都在這方面更進(jìn)一步，由于現(xiàn)代星艦普遍在其真正的船殼外部加裝惠普爾盾以應(yīng)對(duì)星際物質(zhì)乃至小口徑武器的射擊（即便是民用船只也不例外），因此若是選用熱的良導(dǎo)體作為主要的船殼材料，雖然實(shí)現(xiàn)了散熱需求，但相應(yīng)的當(dāng)直面外部沖擊時(shí)，熱量也很容易能夠通過(guò)這些良導(dǎo)體進(jìn)入艦船，而一旦受彈次數(shù)過(guò)多，艙內(nèi)溫度就很容易上升到一個(gè)難以忍受的溫度，這對(duì)于艦船履行其職能是不利的。因此，包括統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)在內(nèi)的共同體艦船往往采用“局部船殼散熱”的進(jìn)階手段。在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，占艦船表面大部分的船殼均使用低導(dǎo)熱率材料建造，導(dǎo)熱率較低，促使船內(nèi)來(lái)的熱量不得不集中至部分專(zhuān)門(mén)用于散熱的船殼位置，這部分的船殼采用熱的極良導(dǎo)體復(fù)合耐高溫金屬制造，為了增大交換的面積，內(nèi)層結(jié)構(gòu)采用了多孔的蜂窩型導(dǎo)熱材料，外層再用耐高溫金屬覆蓋作為保護(hù)，且表面凹凸不平以在盡可能小的體積內(nèi)最大化散熱面積，并且還把表面涂成了白色，以減少太陽(yáng)輻射的吸收。由于這種看起來(lái)凹凸不平的平直條紋狀熱輻射板很像格柵，因此也被形象地稱(chēng)為“散熱格柵”。這種散熱方式雖然不如全船殼散熱那樣擁有巨大的散熱面積，但能切實(shí)地提高軍用星艦的防護(hù)能力，但同時(shí)也對(duì)星艦冷卻系統(tǒng)的規(guī)劃提出了高要求，不過(guò)鑒于共同體擁有數(shù)千年的航天器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，而且完全獨(dú)立自主，這一問(wèn)題相對(duì)而言還不算太嚴(yán)重。

從理論上來(lái)說(shuō)，基本上所有的航天器外散熱手段雖然都可以被歸類(lèi)為熱輻射散熱，但正如“蘋(píng)果和香蕉雖然都屬水果但兩者很明顯不是一回事”一樣。較為精確的定義顯然更容易能讓人理解其實(shí)質(zhì)內(nèi)容。也正是因?yàn)檫@樣的原因，船殼散熱和熱輻射器散熱雖然都屬熱輻射散熱，但這兩者的實(shí)現(xiàn)方式還是有諸多差別，因此應(yīng)當(dāng)予以差異化對(duì)待。對(duì)于統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)的被動(dòng)熱控制體系，除非特別說(shuō)明，否則一般指代艦體兩側(cè)以下反角布置的固定式熱輻射板。這組散熱板分為艦體前部、中部、后部三個(gè)部分，形狀上是較為標(biāo)準(zhǔn)的梯形（艦體前部和后部）或由多個(gè)梯形組合而成的組合形狀（艦體中部）。從正前方看，這組散熱板從幾何上來(lái)看是統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)菱形截面艦體自上方（統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)以第一艦橋/航行艦橋所在的方向?yàn)樯戏剑┫噜弮蛇叺难由臁＞拖裨诖髿庵酗w行的航空器展開(kāi)的機(jī)翼一般（當(dāng)然，這組沒(méi)有氣動(dòng)控制面的散熱板并不能幫助統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)在大氣層內(nèi)僅憑借升力進(jìn)行飛行，但其外緣的切尖設(shè)計(jì)依然可以使其在場(chǎng)反轉(zhuǎn)模塊啟用時(shí)起到減小部分阻力的作用）。這組散熱板采用的是最為傳統(tǒng)的配置：通過(guò)熱管（這里是統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)所使用的蜂窩銦液態(tài)金屬熱管系統(tǒng)）進(jìn)入位于散熱板內(nèi)部的盤(pán)曲毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò)，將熱量快速傳導(dǎo)給大面積且連續(xù)的散熱板。散熱板在不散熱的時(shí)候是純白色（當(dāng)然這種情況即便在戰(zhàn)艦入港的時(shí)候也不多見(jiàn)），在散熱時(shí)則散發(fā)橙紅色熾熱光芒，此時(shí)散熱板本體的溫度大約在2000K（開(kāi)爾文）-3300K之間（約1726攝氏度-3026攝氏度），這也是蜂窩銦液態(tài)金屬熱管系統(tǒng)工作的正常溫度區(qū)間，當(dāng)武器、超光速推進(jìn)系統(tǒng)等子系統(tǒng)全功率運(yùn)作的時(shí)候，短期暴增的熱量會(huì)讓散熱板發(fā)出冷白色的熾光，這代表此時(shí)其溫度在3300K-5300K之間（約3026攝氏度-5026攝氏度），這是這組散熱板所能承受的極限了。

而隨著技術(shù)的發(fā)展,一種不同于固態(tài)散熱器的新型液態(tài)散熱器也被廣泛應(yīng)用于共同體星艦中，統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)也不例外。這種同樣基于艦上搭載的蜂窩銦液態(tài)金屬熱管系統(tǒng)的液態(tài)散熱器基于液滴式輻射散熱器(Liquid?Droplet?Radiator,?LDR)開(kāi)發(fā)，用于排出艦上子系統(tǒng)產(chǎn)生的廢熱。安裝在統(tǒng)一戰(zhàn)線上的“液金直接輻射散熱系統(tǒng)（Liquid Metal Droplet Direct Radiator，LMDDR）”依然采用蜂窩銦液態(tài)金屬作為工作介質(zhì)，主要由液金滴發(fā)射器（位于主船體兩側(cè)）、液金滴采集器（同樣位于主船體兩側(cè)）、循環(huán)磁泵（位于船體內(nèi)部）、液金滴緩沖蓄積器（位于船體內(nèi)部）、換熱器（位于船體內(nèi)部）及相關(guān)管道構(gòu)成。

LMDDR的工作流程如下: 位于超導(dǎo)量子鎖定曲速場(chǎng)定位環(huán)相同位置主船體兩側(cè)的液金滴發(fā)射器將從船體蜂窩銦液金熱管網(wǎng)絡(luò)中流出的攜帶大量廢熱的蜂窩銦液金工質(zhì)從連續(xù)流體轉(zhuǎn)換為數(shù)以?xún)|計(jì)的單個(gè)蜂窩銦液金滴，隨后將其發(fā)射至宇宙空間，在強(qiáng)磁場(chǎng)的約束下，液金滴保持著飛向外置曲速場(chǎng)定位環(huán)的方向筆直飛行，并在飛行過(guò)程中將自身的熱量通過(guò)輻射散熱導(dǎo)出到宇宙空間，然后由安裝在時(shí)刻與主船體保持量子鎖定的曲速場(chǎng)定位環(huán)上的液金滴采集器將液金滴收集起來(lái)，并再次向反方向發(fā)射已經(jīng)冷卻凝固的固態(tài)蜂窩銦顆粒，由主船體相應(yīng)位置搭載的采集器回收，并經(jīng)由換熱器重新積聚廢熱升溫相變成液態(tài)金屬，由循環(huán)磁泵重新推入熱管回路中，再次吸收艦載系統(tǒng)產(chǎn)生的廢熱，以此循環(huán)運(yùn)行。

LMDDR相對(duì)于傳統(tǒng)的固體散熱板而言存在眾多優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)有研究而言，LMDDR具有更小的單位功率質(zhì)量，且體積小，全套設(shè)備能更加緊湊地存放在航天器內(nèi)部。與熱管式輻射換熱器不同的是，LMDDR不用存儲(chǔ)輻射散熱工作區(qū)，因此極大的降低了液金滴散熱器的存儲(chǔ)空間。LMDDR的實(shí)際換熱區(qū)域?yàn)閿?shù)以?xún)|計(jì)的液金滴層區(qū)域，液金滴從液金滴發(fā)射器到液金滴采集器之間液金滴層的面積可以設(shè)計(jì)得很大，而最終采集的時(shí)候體積又變得十分緊湊，加之LMDDR針對(duì)傳統(tǒng)液滴式輻射散熱器（LDR）進(jìn)行了改良，比如使用液態(tài)金屬取代原有的液滴，不僅提高了散熱能力，同時(shí)也使得液滴在太空環(huán)境飛行時(shí)可受外部強(qiáng)磁場(chǎng)的約束以時(shí)刻保持在預(yù)定路徑上，不會(huì)因?yàn)楹教炱鞯囊苿?dòng)而發(fā)生相對(duì)位移，因此安裝和展開(kāi)也相對(duì)容易。另外，由于僅有散熱器關(guān)鍵設(shè)備(?如液滴發(fā)生器、液滴收集器和管道等)需要裝甲保護(hù)，因此LMDDR幾乎免疫來(lái)自激光、粒子束和動(dòng)能武器的威脅。

主動(dòng)熱控制

被動(dòng)熱控制（又稱(chēng)無(wú)源熱控制）雖然具有技術(shù)簡(jiǎn)單、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但同樣也有“不能自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度”這一最大的缺點(diǎn)。而鑒于統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)搭載的很多儀器及設(shè)備都需要一個(gè)穩(wěn)定的工作環(huán)境，因此進(jìn)行較為精確的溫度調(diào)節(jié)顯然也是必要的。而這便是航天器主動(dòng)熱控制的內(nèi)容（也稱(chēng)有源熱控制）。這是一種當(dāng)航天器內(nèi)、外熱流狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)某種自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)作使航天器內(nèi)的儀器設(shè)備的溫度保持在指定范圍內(nèi)的熱控技術(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)是具有可調(diào)節(jié)的熱交換特性，熱控制能力較強(qiáng)。而代價(jià)則是系統(tǒng)較為復(fù)雜、可靠性相對(duì)較差、重量相對(duì)較大。

主動(dòng)熱控制可根據(jù)不同的傳熱方式分為輻射式、對(duì)流式和傳導(dǎo)式三種。統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景準(zhǔn)備了不同傳熱方式的主動(dòng)熱控制系統(tǒng)。從布局上則形成了以覆蓋全艦的流體循環(huán)熱控系統(tǒng)為主，各個(gè)發(fā)熱儀器組自帶的輻射和傳導(dǎo)式熱控制手段為輔的綜合性主動(dòng)熱控制布局，

為維持穩(wěn)態(tài)工作環(huán)境，統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)通過(guò)調(diào)整全艦儀器設(shè)備的布局，將部分所需一致的儀器設(shè)備集中布置，并進(jìn)行封裝處理。單元化、模塊化的集成式設(shè)備布置不僅提高了封裝箱內(nèi)各儀器的工作效率，同時(shí)也提高了系統(tǒng)整合能力，縮小了體積。對(duì)于需求特定范圍內(nèi)溫度的儀器設(shè)備而言得以享有同樣集成化的散熱手段。這類(lèi)封裝箱（EME）可以自動(dòng)改變表面組合的熱輻射率，從而改變散熱能力以保持封裝箱的溫度范圍。如熱控百葉窗（利用低輻射率、可動(dòng)葉片不同程度地遮擋高輻射率的儀器散熱表面以進(jìn)行主動(dòng)熱控制）和熱控旋轉(zhuǎn)盤(pán)（通過(guò)改變物體表面當(dāng)量輻射系數(shù)進(jìn)行主動(dòng)熱控制）。

除使用輻射式熱控外，這些封裝箱也可通過(guò)傳導(dǎo)式熱控管理溫度。傳導(dǎo)式溫控將航天器內(nèi)部設(shè)備的熱量通過(guò)傳導(dǎo)的方式散至外殼表面以排向外部。在這一過(guò)程中，熱傳導(dǎo)系數(shù)可以隨設(shè)備的溫度升降而改變，從而對(duì)設(shè)備溫度起自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，如接觸導(dǎo)熱開(kāi)關(guān)（一種以切斷和導(dǎo)通排熱通路為基本控制動(dòng)作的熱控機(jī)構(gòu)）和可變熱導(dǎo)熱管（通過(guò)在熱管上加裝控制裝置，使得它比起一般的熱管具有更好的調(diào)節(jié)能力和更強(qiáng)的適應(yīng)性，但結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜）。

統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)應(yīng)用的輻射和傳導(dǎo)式熱控制雖然也能有效控制封裝箱的溫度，維持穩(wěn)態(tài)工作環(huán)境，但這僅限于單個(gè)環(huán)境內(nèi)。統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)作為長(zhǎng)近2公里的超大型艦船，內(nèi)部擁有巨大的空間，如果不采取更高程度上的整體式主動(dòng)調(diào)控手段，而任由這些封裝箱將熱量散入艦內(nèi)，不僅會(huì)破壞其他設(shè)備的工作環(huán)境，也會(huì)導(dǎo)致全艦逐漸升溫。在太空運(yùn)行的航天器作為一個(gè)最大的孤立熱力學(xué)系統(tǒng)，從某種程度上也等于一個(gè)巨大的“封裝箱”，船體內(nèi)的封裝箱可以同時(shí)通過(guò)輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流的方式向飛船散熱，但飛船卻只能通過(guò)輻射向太空散熱，加之基于熱輻射的散熱方式效率之低下，因此全艦范圍內(nèi)的溫度上升對(duì)艦船安全運(yùn)行的基本需求而言無(wú)疑是不可被接受的。

為了在更高層面上主動(dòng)控制和傳導(dǎo)熱量，同時(shí)也可以照應(yīng)其他管路系統(tǒng)，統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)在其艦體內(nèi)廣泛采用對(duì)流式主動(dòng)熱控制技術(shù)作為最高等級(jí)的主動(dòng)熱控系統(tǒng)。作為具有完善氣體和流體循環(huán)調(diào)節(jié)的超大型軍用航天器，統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)采用的流體循環(huán)熱控系統(tǒng)通過(guò)改變艦船內(nèi)部流體的對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)航天器整體或局部實(shí)施熱控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)。流體循環(huán)熱控系統(tǒng)的散熱能力足夠強(qiáng)，可以較為容易地組織航天器的內(nèi)部換熱。但另一方面也意味著必須在航天器局部或整體范圍內(nèi)采取嚴(yán)格的密封措施，來(lái)保證對(duì)流控制系統(tǒng)有足夠的流體進(jìn)行熱交換，同時(shí)要使用強(qiáng)制對(duì)流的手段組織熱交換。因此，這種措施常用于共同體的大型航天器中。

統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)搭載的流體循環(huán)熱控系統(tǒng)可分為液體循環(huán)和氣體循環(huán)兩種，但原理基本相同，都是通過(guò)泵或風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)將航天器內(nèi)部的熱量引出，流經(jīng)外部的熱輻射器，進(jìn)而排向宇宙空間。

統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)的氣體循環(huán)系統(tǒng)只在居住區(qū)和機(jī)庫(kù)生效，因?yàn)檫@兩個(gè)地方是全艦唯二能允許人類(lèi)活動(dòng)的位置，而只有人類(lèi)才有呼吸空氣的需求，船上的各類(lèi)管線、儀器設(shè)備、自律機(jī)械等產(chǎn)物不需要。因此將這些位置抽成真空不僅有利于設(shè)備間的相互隔熱，還有利于提高艦船的生存性（除非敵方動(dòng)能武器一連穿透了裝甲和各層艙室，打破了位于艦船中央的機(jī)庫(kù)的密封，否則不會(huì)發(fā)生燃燒、爆炸等只有在空氣環(huán)境中才會(huì)起效的反應(yīng)）。統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)的氣體循環(huán)系統(tǒng)基于雙向流新風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，采用高氣壓、大流量的風(fēng)機(jī)，依靠機(jī)械式排風(fēng)從艦體一側(cè)向艦內(nèi)送風(fēng)，并在另一側(cè)設(shè)置大容量吸氣機(jī)，以此在居住空間內(nèi)形成持續(xù)的新風(fēng)流動(dòng)場(chǎng)。循環(huán)系統(tǒng)在送風(fēng)的同時(shí)也對(duì)進(jìn)入居住空間內(nèi)的空氣進(jìn)行過(guò)濾、消毒、殺菌、增氧乃至預(yù)熱。同時(shí)，配合中央空調(diào)的制冷/制熱系統(tǒng)，維持人類(lèi)活動(dòng)空間內(nèi)的適宜氣溫。

相比于氣體循環(huán)系統(tǒng)，統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)的液體循環(huán)系統(tǒng)則覆蓋全艦。為特意布局以集中布置的不同溫度層級(jí)儀器設(shè)備封裝箱（EME）提供統(tǒng)一的熱控制服務(wù)。統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)的液體循環(huán)系統(tǒng)采用毛細(xì)抽吸兩相流體環(huán)路熱控系統(tǒng)，由毛細(xì)泵、密封的工質(zhì)液體管道、蒸發(fā)器管道、儲(chǔ)液器、蒸發(fā)器和冷凝器組成。利用毛細(xì)泵驅(qū)動(dòng),工質(zhì)在密封的管道中單向流動(dòng)循環(huán),以相變的方式傳遞熱量。在一個(gè)回路內(nèi)可有多個(gè)蒸發(fā)器和冷凝器。擁有良好的傳熱性能，無(wú)需消耗能源且運(yùn)行可靠。適用于傳熱較多和規(guī)模較大的航天器。

統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)的毛細(xì)抽吸兩相流體環(huán)路熱控系統(tǒng)采用液態(tài)氦3作為工作介質(zhì)，這種低于零下270度的液體是直接從統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)的正物質(zhì)燃料貯箱中提取出來(lái)的。這套系統(tǒng)在重復(fù)的“封裝箱產(chǎn)熱—蒸發(fā)器—管壁—毛細(xì)芯—液態(tài)氦3—（吸收汽化潛熱）氣態(tài)氦3—冷凝器—（放出汽化潛熱）液態(tài)氦3—（毛細(xì)抽吸力）蒸發(fā)器”過(guò)程中不斷地環(huán)繞全船流動(dòng)。在這一過(guò)程中，它將通過(guò)多組毛細(xì)管為全艦所有的封裝箱降溫，然后再通過(guò)冷凝器返回主貯箱中。

此外，這套系統(tǒng)還可以通過(guò)控制儲(chǔ)液器溫度進(jìn)行溫度控制。當(dāng)系統(tǒng)溫度過(guò)低時(shí)，通過(guò)加熱儲(chǔ)液器使其內(nèi)蒸汽壓力增加，將其內(nèi)液體推向系統(tǒng)的冷凝器，減小冷凝面積阻止系統(tǒng)溫度下降。反之，當(dāng)系統(tǒng)溫度升高時(shí)，儲(chǔ)液器加熱器關(guān)閉，工質(zhì)向外散熱，溫度下降，蒸汽壓減小，系統(tǒng)內(nèi)液態(tài)工質(zhì)回流，增加散熱面積，使系統(tǒng)溫度降低。

散熱板和船殼散熱聽(tīng)起來(lái)像是大型星艦的標(biāo)準(zhǔn)配置了，但統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)對(duì)外交換熱量的能力遠(yuǎn)不止于此。前文提過(guò)，裝備了曲速引擎的飛船可以通過(guò)曲速場(chǎng)包裹技術(shù)對(duì)向后噴射的燃料進(jìn)行曲率加速，這使得可以用作艦船“噴射工質(zhì)”的東西的范圍進(jìn)一步擴(kuò)展，理論上任何有質(zhì)量的物體都可以通過(guò)這套流程向飛船后方丟去，以此獲取可觀的加速度。而這個(gè)特點(diǎn)也被統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)用來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)距離超光速飛行后的快速減速和散熱：通過(guò)直接提取高熱等離子態(tài)氦三磁約束熱管網(wǎng)絡(luò)中的等離子體，并將它們從安裝在前方的減速脈沖磁等離子發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口中噴出，這些用作冷卻工質(zhì)的高熱等離子體一方面攜帶了從各個(gè)艦載子系統(tǒng)中積攢的廢熱，另一方面也是非常良好的推進(jìn)系統(tǒng)工質(zhì)，它們可以通過(guò)向前噴射來(lái)減慢艦船速度，同時(shí)也可以帶走多出它們本身內(nèi)能的熱量（傳統(tǒng)的非場(chǎng)包裹加速式工質(zhì)推進(jìn)只能帶走等于自己內(nèi)能的熱量，因?yàn)檫@種場(chǎng)景下，工質(zhì)的溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣速度直接掛鉤，工質(zhì)溫度越高，膨脹速度越快，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣速度越大，推力越高，而在場(chǎng)包裹加速式工質(zhì)推進(jìn)體系下，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣速度不再取決于工質(zhì)本身，而是引力場(chǎng)的強(qiáng)度，引力場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)越高，扭矩越大，加速效應(yīng)越明顯），進(jìn)而達(dá)到幫助艦內(nèi)子系統(tǒng)散熱的目的，但由于推進(jìn)器不能時(shí)刻保持開(kāi)啟，因此這種方式也只能用于短期內(nèi)的主動(dòng)散熱。

除了這些比較常規(guī)的方法外，統(tǒng)一戰(zhàn)線級(jí)還配備有一些比較吊詭的主動(dòng)散熱手段。這類(lèi)散熱手段講的就是一個(gè)劍走偏鋒，比如“任何飛船在宇宙空間中都是一個(gè)孤立的熱力學(xué)系統(tǒng)”這句話(huà)，稍微發(fā)散一點(diǎn)的理解是“飛船是物體，承載了熱量的熱容也是物體，因此熱容=飛船”，再進(jìn)一步推論就可以得出這種觀點(diǎn)的物理和工程學(xué)實(shí)現(xiàn)方式：將廢熱儲(chǔ)存在一個(gè)由高熱導(dǎo)率合金和耐高溫合金復(fù)合鑄造而成的圓筒狀熱容中（高熱導(dǎo)率合金負(fù)責(zé)傳熱，耐高溫合金作為熱容本體），當(dāng)熱容的溫度逼近其上限時(shí)，飛船直接通過(guò)電磁彈射軌道將攜帶大量廢熱的熱容拋出船外。通過(guò)這種設(shè)計(jì)在短時(shí)間內(nèi)帶走極大量的熱量。這種簡(jiǎn)單粗暴的方法甚至有其附加的優(yōu)勢(shì)，那就是當(dāng)熱容散熱完畢后可以回收再利用，對(duì)于搭載大批艦載機(jī)的航母而言這無(wú)疑是一件再簡(jiǎn)單不過(guò)的活。而再稍微發(fā)散一下思維，很快就可以發(fā)現(xiàn)，可以丟出船外的絕不止固體的熱容，甚至連飛船的冷卻液也可以通過(guò)艦船兩側(cè)預(yù)制的開(kāi)口噴射出艦船，進(jìn)而達(dá)到快速散熱的目的，而且這些冷卻液在散熱完畢后還可以回收。