2021年的浩瀚星空,中国的航天器迸发出了最耀眼的华彩。天问登火、神舟往返、天宫览胜,我国空间科学接连取得多项重大成果。太空探测硕果累累的背后,得益于有机热控材料的护航。
在中科院上海有机化学所的实验室内,57岁的卿凤翎研究员,正和团队研讨防原子氧阻燃复合膜的最终优化方案。薄薄一层膜,却是2022年我国将要发射的空间站实验舱的“定制外衣”,从发射升空到在轨运行,进行全周期护航。
专家介绍,原子氧是氧分子在紫外光的作用下分解而成,严重危害航天器的安全运行。而空间站所处的低轨道,原子氧又十分丰富。让热控材料增加一重耐原子氧的功能,成为科研人员的不二选择。
作为我国系统研制有机热控涂层最早的单位,从东方红一号开始,中科院上海有机化学所老科学家黄维垣和陈国敦,带领团队率先开展研制,几十年的技术积累,让新产品的研发周期逐渐缩短。5年研发的最后一个关头,是模拟低轨道太空环境测试,如用紫外辐照8000个太阳时,检测涂层的耐用性。8000个太阳时约等于一整年,这一年,科研人员常常三班倒着通宵作业。
航天器入轨后处于超高真空环境,朝向太阳的一侧,温度很快能升到100摄氏度以上。而背着太阳的一侧,温度又会降到零下100摄氏度以下。冰火两重天,航天器必须涂上热控涂层,制造适当环境才能正常运行。据介绍,目前,有机热控涂层已应用在我国几乎所有的航天器中,并且,它能做到“量身定制”。嫦娥探测器和玉兔巡视器所使用的热控涂层就多达20余种,确保在昼夜温差高达300摄氏度的环境中依然正常运转。
“量身定制”,同样应用到了祝融号火星车上。这张是祝融号拍下的火星表面照片,红色土壤和岩石清晰可见,地貌信息丰富。如此高的分辨率,就得益于定制了具有消光功能的有机涂层。
采集数据迈出了我们认识火星的第一步,将数据成功回传地球,才能最终让我们看到火星的真容。这需要热控材料再加持一项定制功能,在材料中加入金属粒子,并按照特定的方式组装起来,最终让涂层拥有既热控又导电的独特本领。
随着中国太空探索的深入,航天器需要更长的寿命才能完成更为复杂的科研任务。新形势,对有机热控涂层研发又提出了新挑战。据介绍,“十四五”期间,我国相关研究已全面布局启动。
来源:央视网