天文科普:這項“黑科技”為“天問一號”穿上神奇外衣
來源:央視網
發布時間:2021-06-30
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  納米氣凝膠是一種並不被大眾(zhong) 熟知的神奇材料。它是由納米尺度的固體(ti) 骨架構成的一個(ge) 三維立體(ti) 網絡,網絡結構間包含著豐(feng) 富的納米孔隙,孔隙率可以高達99.8%。由於(yu) 它的骨架結構是納米尺度的,可見光可以從(cong) 中間穿過,同時會(hui) 發生瑞利散射,讓最常見的二氧化矽氣凝膠肉眼看上去像是被凍住的藍色煙霧,這和天空呈現藍色的原理是一樣,所以它還有一個(ge) 很好聽的綽號,叫做“藍煙”。

  4月6日,央視網記者走進中國航天科工三院306所,探秘這一“神奇”材料的研發實驗室。306所作為(wei) 航天科工集團特種材料及工藝技術研究中心,是國內(nei) 最早開展氣凝膠材料研究的單位之一。早在2005年就通過對熱防護材料技術體(ti) 係的追蹤和研判,敏銳地捕捉到氣凝膠材料未來將在空天領域有巨大的應用前景。

  目前,306所氣凝膠研發團隊研製的氣凝膠材料已應用在長征五號係列火箭、“天舟一號”上。我國首次火星探測任務“天問一號”上也應用了兩(liang) 種氣凝膠材料,他們(men) 將分別用來應對“極熱”和“極寒”的考驗。“極熱”考驗出現在火星著陸階段,著陸發動機產(chan) 生的熱量使周圍的溫度超過1000℃,氣凝膠材質的隔熱組件能夠阻隔高溫,僅(jin) 僅(jin) 10mm左右的材料就能夠在整個(ge) 著陸過程讓它身後的溫度達到可接受的範圍。“極寒”考驗出現在火星巡視階段,火星車的表麵鋪設大麵積的氣凝膠板,能夠確保火星車在-130℃的環境正常工作。

  為(wei) 了給火星車減負,讓它“跑”的更快,“跑”的更遠。306所氣凝膠研發團隊在“天問一號”上使用的是超低密度的氣凝膠,其密度隻有15mg/cm3,同等體(ti) 積下,重量隻有鋼的1/500,鋁的1/180,水的1/60。

  麵對“天問一號”的嚴(yan) 酷工作環境,306所氣凝膠研發團隊秉承航天工作者“嚴(yan) 、慎、細、實”的工作作風,嚐試了上百種配方,把幾十個(ge) 工藝參數化整為(wei) 零,開展了大量的驗證試驗,經曆一次次失敗,一次次從(cong) 頭再來,終於(yu) 解決(jue) 了原理性問題。為(wei) 了確保萬(wan) 無一失,“天問一號”上用到的兩(liang) 種氣凝膠材料先後經過98項試驗測試。而且每一項試驗都需要經過多個(ge) 批次的重複驗證。最終,他們(men) 研發的高性能氣凝膠材料如期趕上了飛往火星的航班。

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