国际上首次蒸发与冷凝组合空间实验将在天舟一号进行。解放日报·上观新闻记者从中国科学院获悉，这一实验由我国科学家首次提出，有望在此领域率先获得科学成果和实验技术的突破，为我国空间站两相系统实验柜和流体科学实验载荷研发奠定技术基础。

蒸发与冷凝是自然界中普遍存在的现象，其相变传热过程也是物理学长期研究的经典问题。水挥发（蒸发）与降雨（冷凝）是我们地球人类生存环境维持的基本保障，这个循环过程每时每刻都受到重力引起的自然(浮力）对流的极大影响。如果在空间的微重力环境下，蒸发与冷凝会有什么改变吗？

蒸发液层与液滴实验模型

冷凝实验模型

先前欧美的空间实验已经初步发现，空间微重力环境中的一些热设备工作环境恶化，导致换热效率明显降低、使用寿命不如地面预期等技术问题。如美国空间局在2010年的“空间模型热管”实验中发现热管换热器明显“发热”，初步判断是蒸发与冷凝相变过程有明显的不同。那么，利用相变传热原理设计的空调是否可以直接用于太空？如果不能，“太空空调”应怎样设计或使用呢？想要科学准确地回答上述问题，就需要利用空间微重力环境开展空间实验，研究空间相变传热的特殊现象，认识其特殊规律，进而掌握克服空间相变传热不利影响的新方法和新技术，用于研制能很好适用于太空环境中的热设备。

空间两相流体与传热是国际空间站的科学研究热点课题，欧美日等国的空间研究机构都有空间实验计划和在轨实验装置。这将是我国首次实现对微重力蒸发与冷凝过程中多物理量场的实时观测，可望获得空间蒸发和冷凝液膜的时空演变规律和相变非平衡热动力学特征等研究方面的新成果；验证多项空间在轨两相流体管理与热控等关键技术，为空间站两相系统实验柜的工程研制奠定技术基础，从而在此领域率先获得科学研究成果和实验技术突破。

本次实验装置体积超过半立方米，重量达50多公斤，是我国至今体积和重量最大、系统最复杂和功能最强的单体空间流体物理实验装置，突破了特殊实验工质供给、低温热控、多场移动观测等多项空间科学实验新技术，相当于一个小型卫星。届时，将在货运飞船与天宫二号组合过程中和货运飞船独立飞行期间，分别在轨开展蒸发液层、蒸发液滴和冷凝三种类型的科学研究、两相流体控制技术验证四个阶段的空间实验，共计225小时。

中科院力学研究所刘秋生研究员是该项目负责人，也是国际天地两相应用系统（ITT）先进研究联合组织的中方科学成员和联系人。该项实验的开展，将提高我国在微重力流体物理研究领域的国际影响和关注度。

题图来源：视觉中国 图片编辑：项建英