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“火”与“冰”的考验 给“天问一号”穿上防护衣


发布日期:2021-05-06 20:40   来源:未知   阅读:

给“天问一号”穿上防护衣

“天问一号”探测器打算于5月至6月择机实行火星着陆,开展巡视探测。“天问一号”任务是我国独立开展行星际探测的第一步,将通过一次发射实现对火星的“绕、着、巡”,即火星围绕、火星着陆、火面巡视。这是世界航天史上还不过的先例。

在“天问一号”火星探测器中,应用了我国独破自主研发的多项迷信技术,其中,火星车采取了中国航天科工三院306所研发的新型隔热保温材料——纳米气凝胶,该材料将分辨用来应答“极热”和“极寒”两种严酷环境,同时以其超轻特征极大地减小火星车的累赘,让它跑得更快,跑得更远。

“火”与“冰”的考验

纳米气凝胶是一种由纳米标准的固体骨架形成的一个三维立体网络,它的密度可以做到比空气还轻,是世界上最轻的固体;导热系数仅为静止空气的一半,是导热系数最低的固体,这使它成为“天问一号”应对极寒、极热等严酷环境所需热防护材料的不二之选。

306所作为航天科工团体的特种材料及工艺技术研讨核心,已经控制了气凝胶构造可把持备跟工程应用的全套技巧,该所研制的气凝胶资料在航天范畴已经取得了普遍的运用,波及的航天设备超过30个型号。比方,在长征五号系列火箭上重要利用于发念头高温燃气体系的隔热。在天舟一号义务中,把气凝胶做成真空隔热板装置在低温锁柜中,在飞船中搭建了超级冰箱。

“咱们系列化的气凝胶产品能够说已经经历了大量‘火’与‘冰’的考验。”该所所长柳晓辉对记者讲道。

固然前期有足够的技术和教训积聚,但接到为“天问一号”研发烧防护材料的任务后,面对“天问一号”新的残酷使役环境,306所气凝胶团队仍是碰上了“硬茬”。

火星着陆阶段,着陆动员机发生的热量使四周的温度超过1000℃,“极热”考验超越了当时世界上气凝胶材料的耐温极限。“极寒”考验呈现在火星巡查阶段,要能够确保火星车在-130℃的环境畸形工作,更难的是,为了给火星车减负,须要气凝胶存在超低密度,这对材料设计和制备都提出了宏大的挑衅。

艰巨攻关不寻常

面对“天问一号”的严峻工作环境,306所气凝胶研发团队尝试了上百种配方,把多少十个工艺参数化整为零,发展了大批的验证实验,阅历一次次失败,一次次从头再来,终于解决了原感性问题。

为了确保十拿九稳,“天问一号”上用到的两种气凝胶材料先后经过了物理特性、力学性能、隔热性能和空间环境耐候性能等四大类总共98项试验测试。而且每一项试验都需要经由多个批次的反复验证。终极,这两种高性能气凝胶材料如期遇上了飞往火星的航班。

据先容,仅仅10mm左右的隔热组件可以在全部着陆进程中可能阻隔1000℃以上的高温,使其另一侧的温度坚持在可接收的范畴;通过在火星车表面铺设大面积的气凝胶板,不仅阻隔了火星名义的超低温,而且本身的密度只有15mg/cm3,即等同体积下,分量只有钢的1/500,铝的1/180,水的1/60,保障火星车“跑”得更快,“跑”得更远。

“天问一号”行将在火星着陆,团队的科研职员正亲密关注“天问一号”的任务进展,谈到后续落火的部署时,该所副所长、团队带头人张昊讲道:“胜利落火后,依据总体单位反馈的回传数据,将进行数据的收拾和剖析工作,用于领导后续材料的机能优化。”

飞入寻常百姓家

现在,看起来神奇的气凝胶材料产品不仅服务于航天领域,也正在飞入寻常庶民家。

“实际上,我们的高性能隔热复合材料不仅能‘上九天揽月’,服务于航空航天高端领域,其在日常民用市场也盘踞了一席之地。”柳晓辉介绍,该所正在推进高性能复合材料技术向民用市场的转化,应用所把握的技术,更好地服务于国计民生。

据懂得,该所研制的气凝胶防寒服、防寒靴被誉为新一代超轻超保暖产品,钢包保温隔热产品辅助钢铁企业节俭了大量能源本钱,同时在新能源汽车上也应用了气凝胶产品。此外,该所还开展了气凝胶真空隔热板在超级节能冰箱中的应用研究等,布局了高性能气凝胶在防火装备、管道保温、建造节能等领域的发展路线。

谈到将来的计划时,柳晓辉讲道,要瞄准世界一流程度,加快新材料、新技术、新产品研发,未来5年实现不少于5项技术应用于国度重大策略领域。

起源:工人日报

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