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            这项“黑科技”为“天问一号”穿上神奇外衣

            央视网 2021-04-09 作者:李夏 田少星

              纳米气凝胶是一种并不被大众熟知的神奇材料。它是由纳米尺度的固体骨架构成的一个三维立体网络,网络结构间包含着丰富的纳米孔隙,孔隙率可以高达99.8%。由于它的骨架结构是纳米尺度的,可见光可以从中间穿过,同时会发生瑞利散射,让最常见的二氧化硅气凝胶肉眼看上去像是被冻住的蓝色烟雾,这和天空呈现蓝色的原理是一样,所以它还有一个很好听的绰号,叫做“蓝烟”。

              4月6日,央视网记者走进中国航天科工三院306所,探秘这一“神奇”材料的研发实验室。306所作为航天科工集团特种材料及工艺技术研究中心,是国内最早开展气凝胶材料研究的单位之一。早在2005年就通过对热防护材料技术体系的追踪和研判,敏锐地捕捉到气凝胶材料未来将在空天领域有巨大的应用前景。

              目前,306所气凝胶研发团队研制的气凝胶材料已应用在长征五号系列火箭、“天舟一号”上。我国首次火星探测任务“天问一号”上也应用了两种气凝胶材料,他们将分别用来应对“极热”和“极寒”的考验。“极热”考验出现在火星着陆阶段,着陆发动机产生的热量使周围的温度超过1000℃,气凝胶材质的隔热组件能够阻隔高温,仅仅10mm左右的材料就能够在整个着陆过程让它身后的温度达到可接受的范围。“极寒”考验出现在火星巡视阶段,火星车的表面铺设大面积的气凝胶板,能够确保火星车在-130℃的环境正常工作。

              为了给火星车减负,让它“跑”的更快,“跑”的更远。306所气凝胶研发团队在“天问一号”上使用的是超低密度的气凝胶,其密度只有15mg/cm3,同等体积下,重量只有钢的1/500,铝的1/180,水的1/60。

              面对“天问一号”的严酷工作环境,306所气凝胶研发团队秉承航天工作者“严、慎、细、实”的工作作风,尝试了上百种配方,把几十个工艺参数化整为零,开展了大量的验证试验,经历一次次失败,一次次从头再来,终于解决了原理性问题。为了确保万无一失,“天问一号”上用到的两种气凝胶材料先后经过98项试验测试。而且每一项试验都需要经过多个批次的重复验证。最终,他们研发的高性能气凝胶材料如期赶上了飞往火星的航班。

            责任编辑:王超

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