几年前，在得知我参与制作的主板将会被带入国际空间站，心中其实激动了一把。在愉快之余，又陷入了担忧，我的主板在太空那种高辐射、低温和真空的环境中能运行吗？在脑补了“哥伦比亚”号坠毁的画面后，急忙去查找资料。虽然末了得知，主板不是暴露在空间站外部，而是被用在居住区，利用环境没有那么恶劣，但是也须要做一定的防护。以此为引子，本日我们就来谈论下电脑主板要被放入太空中会发生什么？
太空中有多冷？与很多人想象中太空的极度冰冷不同，根据NASA的数据，国际空间站（ISS)外设备的表面温度并不是绝对0度（零下273.15度），由于有太阳的辐射加热，旭日面和背阴面温差比较大，但都比绝对0度高上不少：
如果ISS处执政阳面，太阳会把它加热到121摄氏度，别被烤熟了！
而在阴面，也只有零下157度。由于处在330多公里的轨道上，ISS一天会有16次这种近300度的温度变革！
零下157度虽然比绝对0度高上不少，但远远低于很多电子设备的事情温度，121度的高温，也会引发不少问题。那么一样平常电子器件的事情温度的范围是多大呢？
电子设备事情温度电子设备的事情的极限温度（Extreme-Temperature Electronics，ETE）是个很有趣的话题。有些分外设计的器件，可以在比0K(−270°C)仅仅高几度的温度下运行，而有些则可以在700°C的高温下正常事情，还有些器件能在−270°C到350°C，范围达600多度的范围内事情。看来我们不能小觑电子设备的灵巧性。有兴趣的同学可以阅读参考资料1和2。这里我们不考虑这些为极度情形专门设计的个别器件。我们来看看我们日常能打仗到的电脑它的事情温度有多大。
CPU可以事情的温度在-50°C到110°C之间。在-50°C以下，CPU将不能稳定事情。在110°C以上，CPU有烧毁的风险。这个范围之外，由于CPU内部器件比热容不同，膨胀系数不同，会导致CPU内部器件产生裂痕和虚焊等等风险。实际上CPU内部的传感器会一直的向CPU内部的管理器报告温度状况，这些传感器不但有最高值，也有最低值。他们的差不变，但中位线可以调度。就像一个滑动窗口，随时监控CPU各种温度非常，超过范围就会逼迫关闭CPU。这个窗口大致会在-35°C到110°C之间。关于CPU温度掌握，可以看我的知乎文章。
电路板的温度不能低于-50°C，否则会发生裂口，电路板上的器件比热容不同，膨胀系数不同，太低的温度会导致器件脱落等等问题。温度太高也弗成。
锂电池的事情温度哀求较高，每每哀求高于0°C，否则会割断输出，保护电池。为了简化起见，我们假设不须要电池供电。
综上所述，一样平常的电脑必须将它的事情温度至于-35°C到110°C之间，与ISS-157°C到121°C的外部温差很大。这就须要在低温的时候加热，在高温的时候散热。这在真空中是如何做到的呢？
加热ISS上所有舱外的电子设备都有加热器(heater)，包括机器臂等掌握部件。没有加热器的设备都会被认为不可用。由于下面要说的散热问题，加热设备实际上并不须要功率很大。
散热如何散热是个很大的问题。太空中没有空气，没有热通报，传统的风扇和散热片将毫无浸染。乃至在舱内，由于没有重力，热空气不会上升，冷空气不会低落，空气的不良热导体的特性就表示了出来，会形成热岛。不加处理的话，散热就只能靠热辐射了。可以通过黑体辐射散热的算式打算出来：
净放射功率是接管功率和放出功率的差值：
代入黑体辐射的斯特藩-玻尔兹曼定律：
由于电脑表面积很小，散热十分缓慢。那怎么办呢？
ISS中大量利用热管来进行散热。热管在我们日常条记本和某些散热片中常常见到：
热管这项技能早在1963年就在位于美国的LosAlamos国家实验室中出身了。对付热管的事情事理，实在很大略，当受热端开始受热的时候，管壁周围的液体就会瞬间汽化，产生蒸气，此时这部分的压力就会变大，蒸气流在压力的牵引下向冷凝端流动。蒸气流到达冷凝端后冷凝成液体， 同时也放出大量的热量，末了借助毛细力回到蒸发受热端完成一次循环。
这里的heat source便是我们的电脑热源部分，包括CPU，芯片组等等。热管将热量带到散热部分，而这个散热部分是一个可以展开的巨大辐射散热片：
借助黑体散热，将热量辐射出去。叶片可以调度角度，可以收起和打开。全体系统构成了温度掌握系统（TCS）。热管导热能力已远远超过任何已知金属的导热能力。它事情的如此之好，以至于它被广泛运用在宇航、军工等行业（参考资料4）。
其他除了温度，太空中还有别的风险。真空并不会影响一样平常器件，但对机器硬盘来说却是不可接管的，以为没有空气为悬臂供应升力，固态硬盘和充气硬盘是个好主张。
无所不在的宇宙射线对电子设备危害较大。在地面，大气层为我们供应了庇护。而在ISS外部，宇宙射线会让设备事情不正常乃至破坏硬件。ISS为空间站外部包裹了厚厚的数层防护材料（Multi-Layer Insulation ，MLI）
它既能防止宇宙射线的侵害，又可以起到保温的浸染。可谓一举多得。
后记乱入个人体进入太空会若何的问题。妇联3，颜值\"大众颇高\"大众的乌木喉被吸出舱外，几秒钟就喷鼻香消玉殒，变成了冰块，
抱歉，没有被冻结的图片，谁有发我一个
这也是电影中的老套路了。某人被放到减压舱里面，冒死呼叫。按钮按下，该人要不急速爆炸，变成血块，要不被吸入真空中，瞬间变成冰块。真实的情形是这样吗？
实在并不是，真实的表现是：我们的身体已经适应有一定气压，以是溘然暴露于真空环境下，将会导致眼睛和舌头上的液体迅速“蒸发”。Jim LeBlanc曾在1965在近似真空中失落压过，他报告了那种酸爽的舌头觉得（参考资料3）。我们并不会爆炸，只管我们皮下的水分由于失落去压力会沸腾（想象一下高原压力小，以是沸点低）会肿胀到平时的两倍大，但你并不会因此爆炸，人体皮肤是最好的自然增赛过。血液也不会沸腾，由于血管的弹性会确保血液得到足够压力，管人体表面的一些毛细血管会分裂，双眼也会充满血丝。肺部的空气是个麻烦，你可能会被迫呼出你的保命空气。真正杀去世我们的是缺氧，而缺氧将会使人体在10秒钟内失落去意识，并在一到两分钟后去世亡。
现在我们回到冻去世的问题上来，与一样平常人理解的相反，我们并不会被冻去世，到有可能被晒去世。现在我们假设乌木喉被暴露到近地轨道上，而他由于有法力，并不须要呼吸（电影就别较真了），那会发生什么呢？
由于有宇宙背景辐射，宇宙空间并不是绝对0度（零下273.15度）。而我们由于太阳的辐射，温度会更高，根据NASA的数据：
如果乌木喉处执政阳面，太阳会把他加热到121摄氏度，别被烤熟了！
而在阴面，也只有零下157度。有同学说，零下157度也很低啊，零下40度，尿尿都会冻住！
好吧，我们就更严苛点，假设乌木喉被丢入空旷的太空，周围没有任何星星，温度靠近零下273.15度，会怎么样呢？
宇宙中没有空气，没有空气对流，热量就无法通过对流散发出去，这将与我们日常对温度的感想熏染完备不同。而我们要多久才会被冻成冰块，我们实际上可以严格打算出来。
人体的紧张散热系统在太空中完备失落效，紧张靠热辐射散发热量。黑体辐射散热打算同样适用于人体，由于人体的一部分能量以电磁波的形式散射出体表，个中大部分为红外线。
净放射功率是接管功率和放出功率的差值：
代入黑体辐射的斯特藩-玻尔兹曼定律：
人体的表面历年夜约是2平方米，乌木喉看起来和奇异博士一样大，也认为他是2平方米。人体皮肤的温度大概为33°C，环境温度一样平常为20°C。带入公式可知一样平常人体黑体辐射大约170W旁边。如果在绝对0度附近，大约900W。便是说散发的热量还不如一个电暖器的功率。而一个汉堡给我们的输出功率大约100W。
这些数字可能比较抽象，大略来说，如果乌木喉在被流放到宇宙之前吃了一个汉堡，他丢失的功率大概是８００瓦。８００瓦是个什么观点呢，大概５分钟会丢失１°C的体温！
也便是说100分钟后乌木喉的体温也就从３３度降落为１３度，绝对不会瞬间变成冰块！
电脑放在空间站外部，须要同时为它准备加热和散热赞助。现对付加热，散热问题更加严重。如何防止宇宙射线辐射是个大问题，须要借助复合股料乃至铅盒来担保稳定事情。
扩展阅读：[1]: Extreme-Temperature Electronics (Tutorial - Part 1)
[2]: http://users.eecs.northwestern.edu/~jhu304/files/lowtemp.pdf
[3]: https://www.nasa.gov/content/iss-longeron-challenge-0
[4]: Keeping Cool With Heat Pipes on the Space Station
