作者 ｜ 倪思洁

宇航级脉冲管制冷机中的一种。倪思洁摄

这是个看上去极不起眼的东西。它只有巴掌大小，掂在手上有些沉。它的造型挺特别，一根细细的金属管像根扁担一样，挑着两头有些粗的金属柱体，其中一头的金属柱体上还接着半截比小拇指略细的管子。

中国科学院理化技术研究所（以下简称中科院理化所）研究员赵密广说，现在要做出这个东西，大概要花上百万元人民币。不过，在2000年之前，无论花多少钱，国外都不肯把它卖给中国。

它就是曾经困扰中国光学遥感卫星数十年的“降温神器”——宇航级脉冲管制冷机，一个可以将局部温度快速降低到零下200摄氏度，而且好多年都不会损坏的高科技产物。

它在中国的诞生和发展，得益于中科院科研人员的一场“长跑”。

几分钟降温到零下200摄氏度

1月25日，搭载了3台国产脉冲管制冷机的“资源一号02E”卫星成功获取了高质量图像。这3台脉冲管制冷机是中科院理化所研制并成功应用于空间项目的第26、27、28台宇航级脉冲管制冷机。

新冠疫情让很多人认识了“红外测温”技术。当人体经过热像仪时，身体上热的地方会显示出红色。为了给地球和大气测温，不少气象卫星上也装上了红外探测器。

只不过，由于距离目标探测物遥远，卫星上的红外探测器需要保持低温乃至极低温水平，以便探出遥远目标上一丝一毫的热量变化。

那么，怎样让卫星上的红外探测器处在低温状态呢？科学家们发明出了两类制冷技术，一类是被动式的辐射制冷，是基于高温物体可以向低温物体辐射能量的原理发明的；另一类是主动式的机械制冷，原理是通过机械运动使气体膨胀，而气体膨胀时会出现降温现象。

“辐射制冷的制冷温度偏高、制冷量小，虽然可以用来冷却小的探测器，却无法满足宇航器件对低温的更高要求，相比之下，机械制冷技术更为可行。”中科院理化所研究员陈厚磊告诉《中国科学报》。

脉冲管制冷技术就是机械制冷技术的一种。

1963年，美国科学家偶然发现，当一根中空管子内存在交变压力波时，它的封闭端会发热，沿管轴向可形成很大的温度梯度，基于此，他们研制出了脉冲管制冷机。

1984年，苏联科学家对脉冲管制冷机进行改造，使其制冷效率提升一大截，相关研究热度也随之升温。