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20世紀60年代(dai)起，人(ren)類就(jiu)開(kai)始不斷(duan)地(di)向火星發射探測器，火星探測能力成為航天(tian)強國(guo)的重(zhong)要標(biao)志之一。

天(tian)問一號(hao)任(ren)務(wu)是我國(guo)獨立開(kai)展行(xing)星(xing)探測的(de)第一步，通過一次發(fa)射便實現了對(dui)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)的(de)“繞(rao)、著(zhu)、巡”，即火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)環繞(rao)、火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)著(zhu)陸、火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)面巡視。在“天(tian)問一號(hao)”火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)探測器(qi)中，使用了我國(guo)獨立自主研發(fa)的(de)多項“黑科(ke)技”，其中就包括(kuo)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)車用隔熱材料——納米氣凝膠，它可有(you)效應對(dui)“極熱”和“極寒”等嚴酷(ku)環境，其超輕特性極大地(di)減小了火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)車的(de)負擔，讓(rang)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)車跑得(de)更快，跑得(de)更遠。

神奇氣凝膠 脫穎而出

納米(mi)氣凝膠是(shi)一種并不被大眾熟知的(de)神奇材料。它(ta)是(shi)由納米(mi)尺度的(de)固(gu)(gu)體(ti)骨架構(gou)成的(de)一個三維立(li)體(ti)網絡，它(ta)的(de)密度可以(yi)做到(dao)比空氣還輕(qing)，是(shi)世界上(shang)最輕(qing)的(de)固(gu)(gu)體(ti)；導(dao)熱系數僅(jin)為(wei)靜止(zhi)空氣的(de)一半，是(shi)導(dao)熱系數最低的(de)固(gu)(gu)體(ti)，這使它(ta)成為(wei)“天問一號”應對極寒、極熱等(deng)嚴酷環境所需熱防護材料的(de)不二之選。

中(zhong)國(guo)航天科(ke)工(gong)(gong)三院306所早(zao)在2005年就敏(min)銳地捕(bu)捉到(dao)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)材料在空(kong)天領域有巨大的(de)(de)(de)(de)應用前景(jing)，并(bing)開始自主投入，成為(wei)國(guo)內最早(zao)開展氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)材料研(yan)究的(de)(de)(de)(de)單位之一。當2014年火星(xing)探測提出(chu)對熱防(fang)護(hu)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)要求時，氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)研(yan)制(zhi)(zhi)早(zao)已邁過(guo)了(le)(le)從0到(dao)1，組建(jian)團(tuan)隊、構(gou)建(jian)試(shi)驗室、搭建(jian)工(gong)(gong)程裝備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)初創期，氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)也從試(shi)驗室的(de)(de)(de)(de)瓶(ping)瓶(ping)罐罐，巴掌大的(de)(de)(de)(de)樣(yang)品成為(wei)通過(guo)關鍵型號高(gao)(gao)溫試(shi)驗考核的(de)(de)(de)(de)穩定構(gou)件。經過(guo)前期扎實的(de)(de)(de)(de)基礎研(yan)究，技術團(tuan)隊已經掌握(wo)了(le)(le)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)結構(gou)可控制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)和工(gong)(gong)程應用的(de)(de)(de)(de)全(quan)套技術，先后發展了(le)(le)多型號的(de)(de)(de)(de)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)產品。

永不言棄 艱苦攻關

雖然有(you)足夠(gou)的(de)技術和(he)經(jing)驗(yan)(yan)積累，但(dan)面對(dui)“天問一(yi)號”新的(de)嚴酷使(shi)役環境，氣凝膠(jiao)(jiao)團(tuan)隊還是碰上(shang)了(le)“硬茬(cha)”。火星著(zhu)陸(lu)階段(duan)，著(zhu)陸(lu)發動機產生的(de)熱量(liang)使(shi)周圍(wei)的(de)溫度達到1000℃以(yi)上(shang)，“極熱”考驗(yan)(yan)超(chao)出了(le)當(dang)時世界上(shang)氣凝膠(jiao)(jiao)材料(liao)的(de)耐溫極限。“極寒(han)”考驗(yan)(yan)則出現在火星巡視階段(duan)，要(yao)能夠(gou)確保(bao)火星車在-130℃的(de)環境正(zheng)常工作，更難的(de)是，為了(le)給火星車減負，需要(yao)氣凝膠(jiao)(jiao)具(ju)有(you)超(chao)低密度，這(zhe)對(dui)材料(liao)設計和(he)制備(bei)都(dou)提出了(le)巨大(da)的(de)挑戰。

如果說科(ke)(ke)學(xue)(xue)發現(xian)還(huan)有靈光(guang)乍現(xian)的(de)(de)幸運，那科(ke)(ke)學(xue)(xue)規(gui)律的(de)(de)探究和(he)(he)工程應用沒有捷徑，氣凝膠(jiao)研發團隊嘗試了(le)(le)上(shang)百(bai)種配(pei)方，把幾十(shi)個(ge)工藝參數化(hua)整為(wei)零(ling)，開(kai)展了(le)(le)大量(liang)的(de)(de)驗(yan)(yan)證試驗(yan)(yan)，經(jing)(jing)歷一(yi)次次失敗，一(yi)次次從頭再來，終(zhong)于解決了(le)(le)原理(li)性問(wen)題。為(wei)了(le)(le)確保(bao)萬無一(yi)失，“天問(wen)一(yi)號”上(shang)用到的(de)(de)兩種氣凝膠(jiao)材料(liao)先后經(jing)(jing)過(guo)了(le)(le)物理(li)特性、力學(xue)(xue)性能、隔熱性能和(he)(he)空間(jian)環境耐候性能等四大類總共(gong)98項試驗(yan)(yan)測試且每一(yi)項試驗(yan)(yan)都經(jing)(jing)過(guo)多個(ge)批次的(de)(de)重復驗(yan)(yan)證。最終(zhong)，該團隊研發的(de)(de)高(gao)性能氣凝膠(jiao)材料(liao)如期(qi)趕上(shang)了(le)(le)飛往(wang)火星的(de)(de)航班(ban)。

僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)10mm左右厚度的(de)(de)隔熱組件(jian)能夠(gou)在整個著(zhu)陸過程中將上千攝氏(shi)度的(de)(de)高溫阻(zu)隔到可接受(shou)的(de)(de)溫度范圍，就像(xiang)消防(fang)(fang)員身上穿的(de)(de)防(fang)(fang)火(huo)服；通(tong)過在火(huo)星車表(biao)面鋪(pu)設大面積的(de)(de)氣凝膠(jiao)板，就像(xiang)登山運動員身上穿的(de)(de)防(fang)(fang)寒(han)服，不僅(jin)(jin)阻(zu)隔了環境的(de)(de)超低溫，而且同等體積下，重量只有鋼的(de)(de)1/500，鋁的(de)(de)1/180，水的(de)(de)1/60。

創新無止境 再創輝煌

九層之臺起(qi)于壘土。氣(qi)凝(ning)膠(jiao)研(yan)制(zhi)(zhi)團(tuan)隊在面對(dui)一次(ci)又一次(ci)急(ji)難(nan)險重(zhong)任務，經(jing)歷(li)一次(ci)又一次(ci)從(cong)“0”到“1”的(de)創(chuang)造(zao)過程中(zhong)，也收獲了一個個認可和(he)榮譽(yu)。團(tuan)隊研(yan)發(fa)的(de)多系列(lie)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)產品在二(er)十幾型航天裝(zhuang)備(bei)上獲得(de)了應用，研(yan)究成果先后獲得(de)國家(jia)科(ke)技(ji)(ji)進步(bu)獎(jiang)、國防技(ji)(ji)術發(fa)明獎(jiang)和(he)中(zhong)國專利(li)金獎(jiang)等。氣(qi)凝(ning)膠(jiao)材料的(de)應用領(ling)域(yu)也逐漸(jian)拓展開來，例如(ru)作(zuo)為長征五號系列(lie)火(huo)箭(jian)的(de)發(fa)動(dong)機燃(ran)氣(qi)系統的(de)隔(ge)(ge)熱材料，又如(ru)被制(zhi)(zhi)成真空隔(ge)(ge)熱板(ban)用在“天舟一號”貨運(yun)飛船的(de)低(di)溫鎖柜中(zhong)……

如今，該氣(qi)凝膠研發團(tuan)隊已將研究方向(xiang)延展出(chu)了十幾個(ge)分支，產(chan)品遍(bian)及國防和民(min)用兩個(ge)市場，年均(jun)直接經濟效益超過2億元。面向(xiang)十四(si)五(wu)，團(tuan)隊提(ti)出(chu)了“更(geng)高性(xing)能和更(geng)多功能”的(de)目標，為下(xia)一個(ge)十年的(de)空天征途(tu)續(xu)寫(xie)新的(de)輝(hui)煌篇章。

【責任編輯：家正】