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20世紀60年代起，人(ren)類就(jiu)開始不(bu)斷地向火(huo)星(xing)發射探(tan)測器，火(huo)星(xing)探(tan)測能力成為航天強國的重要標志之一。

天問一(yi)(yi)號任(ren)務是我(wo)國獨(du)立開展(zhan)行星(xing)(xing)探測的(de)(de)第一(yi)(yi)步，通過一(yi)(yi)次發(fa)射便(bian)實(shi)現了對火(huo)星(xing)(xing)的(de)(de)“繞、著(zhu)、巡(xun)”，即(ji)火(huo)星(xing)(xing)環繞、火(huo)星(xing)(xing)著(zhu)陸、火(huo)面巡(xun)視。在“天問一(yi)(yi)號”火(huo)星(xing)(xing)探測器中，使用(yong)了我(wo)國獨(du)立自主研發(fa)的(de)(de)多項(xiang)“黑科技(ji)”，其中就包括火(huo)星(xing)(xing)車(che)(che)用(yong)隔(ge)熱材料——納米氣凝膠，它可有效應對“極熱”和(he)“極寒(han)”等嚴(yan)酷環境，其超(chao)輕特性極大地減小了火(huo)星(xing)(xing)車(che)(che)的(de)(de)負擔(dan)，讓火(huo)星(xing)(xing)車(che)(che)跑(pao)得更快，跑(pao)得更遠。

神奇氣凝膠 脫穎而出

納米(mi)氣凝膠是(shi)一(yi)種并(bing)不被大眾(zhong)熟知的神奇材料(liao)。它(ta)是(shi)由納米(mi)尺度(du)的固體(ti)(ti)骨架構成的一(yi)個三維立(li)體(ti)(ti)網(wang)絡(luo)，它(ta)的密度(du)可以做到(dao)比空氣還輕，是(shi)世界上最輕的固體(ti)(ti)；導(dao)熱(re)系數僅(jin)為(wei)靜(jing)止空氣的一(yi)半，是(shi)導(dao)熱(re)系數最低的固體(ti)(ti)，這使它(ta)成為(wei)“天問一(yi)號(hao)”應對(dui)極(ji)寒、極(ji)熱(re)等嚴酷(ku)環(huan)境所需熱(re)防護(hu)材料(liao)的不二之(zhi)選(xuan)。

中國(guo)(guo)航天(tian)(tian)科工(gong)三院306所早(zao)在2005年就敏(min)銳地捕捉到(dao)氣(qi)(qi)(qi)凝膠材料在空天(tian)(tian)領域(yu)有巨大的(de)(de)應用前(qian)景，并(bing)開(kai)始自(zi)主投入，成(cheng)為(wei)國(guo)(guo)內(nei)最早(zao)開(kai)展(zhan)氣(qi)(qi)(qi)凝膠材料研(yan)究的(de)(de)單位(wei)之一。當2014年火星探測提出對熱防(fang)護的(de)(de)高要求(qiu)時(shi)，氣(qi)(qi)(qi)凝膠研(yan)制早(zao)已邁過了(le)從0到(dao)1，組建團(tuan)隊、構建試(shi)驗(yan)室(shi)、搭建工(gong)程裝備的(de)(de)初創期，氣(qi)(qi)(qi)凝膠也從試(shi)驗(yan)室(shi)的(de)(de)瓶瓶罐罐，巴掌(zhang)大的(de)(de)樣(yang)品成(cheng)為(wei)通過關鍵型號高溫試(shi)驗(yan)考核的(de)(de)穩定構件。經過前(qian)期扎實的(de)(de)基礎(chu)研(yan)究，技術團(tuan)隊已經掌(zhang)握了(le)氣(qi)(qi)(qi)凝膠結(jie)構可控制備和工(gong)程應用的(de)(de)全(quan)套(tao)技術，先后(hou)發(fa)展(zhan)了(le)多型號的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)凝膠產品。

永不言棄 艱苦攻關

雖然有足夠的(de)技術(shu)和(he)經驗(yan)(yan)(yan)積累(lei)，但面對“天問一(yi)號”新的(de)嚴酷使役環境，氣(qi)凝(ning)膠(jiao)團(tuan)隊(dui)還是碰上了(le)“硬茬(cha)”。火(huo)星著陸(lu)階段，著陸(lu)發動機產生的(de)熱量使周(zhou)圍的(de)溫度(du)達到(dao)1000℃以上，“極熱”考(kao)驗(yan)(yan)(yan)超出了(le)當(dang)時世界(jie)上氣(qi)凝(ning)膠(jiao)材(cai)料的(de)耐(nai)溫極限(xian)。“極寒”考(kao)驗(yan)(yan)(yan)則出現在火(huo)星巡視(shi)階段，要能夠確保火(huo)星車在-130℃的(de)環境正常工作，更難的(de)是，為了(le)給火(huo)星車減負，需要氣(qi)凝(ning)膠(jiao)具(ju)有超低密度(du)，這(zhe)對材(cai)料設計和(he)制備都提出了(le)巨大的(de)挑戰。

如果說科學發(fa)現還(huan)有靈(ling)光(guang)乍現的(de)(de)(de)幸運，那科學規律的(de)(de)(de)探究和工(gong)程應用沒有捷徑，氣(qi)凝膠(jiao)研(yan)發(fa)團(tuan)隊(dui)嘗(chang)試了(le)(le)上(shang)(shang)百種配方，把(ba)幾十個工(gong)藝(yi)參(can)數化整為零，開展了(le)(le)大量的(de)(de)(de)驗(yan)(yan)證試驗(yan)(yan)，經(jing)歷(li)一次次失敗，一次次從頭再來，終于解決了(le)(le)原(yuan)理性問題。為了(le)(le)確保萬無一失，“天問一號(hao)”上(shang)(shang)用到的(de)(de)(de)兩種氣(qi)凝膠(jiao)材(cai)料(liao)先(xian)后經(jing)過了(le)(le)物(wu)理特性、力學性能、隔熱性能和空間環(huan)境(jing)耐候性能等(deng)四大類總共98項試驗(yan)(yan)測試且每一項試驗(yan)(yan)都經(jing)過多個批次的(de)(de)(de)重復驗(yan)(yan)證。最(zui)終，該團(tuan)隊(dui)研(yan)發(fa)的(de)(de)(de)高性能氣(qi)凝膠(jiao)材(cai)料(liao)如期趕上(shang)(shang)了(le)(le)飛往火(huo)星(xing)的(de)(de)(de)航班。

僅(jin)僅(jin)10mm左右厚度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)隔熱組件能夠(gou)在整個著(zhu)陸過程中將上千攝氏度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)高溫阻隔到可接(jie)受的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)范圍，就像消(xiao)防(fang)員身(shen)上穿的(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)火服；通過在火星車表面鋪設大面積(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)氣凝膠板(ban)，就像登山(shan)運動(dong)員身(shen)上穿的(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)寒服，不僅(jin)阻隔了環境的(de)(de)(de)(de)(de)超低溫，而(er)且同等體(ti)積(ji)下，重量只有鋼的(de)(de)(de)(de)(de)1/500，鋁的(de)(de)(de)(de)(de)1/180，水的(de)(de)(de)(de)(de)1/60。

創新無止境 再創輝煌

九層(ceng)之臺(tai)起于壘土(tu)。氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)研(yan)(yan)(yan)制(zhi)團隊在(zai)面對一(yi)(yi)次又(you)(you)一(yi)(yi)次急難(nan)險(xian)重任務(wu)，經(jing)歷一(yi)(yi)次又(you)(you)一(yi)(yi)次從(cong)“0”到“1”的(de)(de)創造過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，也收獲了一(yi)(yi)個(ge)個(ge)認可(ke)和(he)榮譽(yu)。團隊研(yan)(yan)(yan)發(fa)(fa)的(de)(de)多系(xi)列氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)產品(pin)在(zai)二十幾型航天(tian)裝(zhuang)備上(shang)獲得了應用，研(yan)(yan)(yan)究成果先后(hou)獲得國家科(ke)技(ji)進步獎(jiang)、國防技(ji)術(shu)發(fa)(fa)明獎(jiang)和(he)中(zhong)(zhong)國專利(li)金(jin)獎(jiang)等。氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)材(cai)(cai)料的(de)(de)應用領域也逐(zhu)漸拓(tuo)展開(kai)來(lai)，例如(ru)作為(wei)長征(zheng)五號系(xi)列火箭的(de)(de)發(fa)(fa)動(dong)機(ji)燃氣(qi)系(xi)統的(de)(de)隔熱(re)材(cai)(cai)料，又(you)(you)如(ru)被制(zhi)成真空隔熱(re)板用在(zai)“天(tian)舟(zhou)一(yi)(yi)號”貨運飛船(chuan)的(de)(de)低(di)溫鎖柜(ju)中(zhong)(zhong)……

如今，該氣凝膠研發(fa)團(tuan)隊(dui)已將研究方(fang)向(xiang)延展出了(le)十幾(ji)個分(fen)支(zhi)，產品遍(bian)及國防和(he)民(min)用兩(liang)個市場，年均(jun)直接經濟效益超過2億元。面向(xiang)十四五，團(tuan)隊(dui)提出了(le)“更高性能和(he)更多功能”的目(mu)標(biao)，為下(xia)一個十年的空(kong)天(tian)征途(tu)續寫新(xin)的輝煌篇章。

【責任編輯：家正】