到外太空去“煉丹”?揭秘“天宮二號”上的那些黑科技
9月15日22時04分的中秋月圓夜,搭載著“天宮二號”空間實驗室的長征二號F T2運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。約575秒后,天宮二號與火箭成功分離,進入了預(yù)定軌道,發(fā)射取得圓滿成功。
團圓與飛天,這兩個在中華兒女內(nèi)心深處傳承了千年的夢想在這一夜交匯融合了,中國人的星辰大海之旅在這一夜正式起航。
作為我國第一個真正意義的空間實驗室,“天宮二號”將在多項航天任務(wù)上取得重大突破:航天員將在太空駐留30天;施展“太空煉丹大法”,制備多項新型復(fù)合材料;考核驗證推進劑在軌補加技術(shù);開展航天醫(yī)學(xué)、空間科學(xué)實驗和空間應(yīng)用技術(shù),以及在軌維修和空間站技術(shù)驗證等試驗。
本次“天宮二號”空間實驗室需要長期在外太空停留,因此對材料的要求也相應(yīng)的極為苛刻,多種新材料將面臨重大考驗。
“大顯身手”的熱門復(fù)合材料——碳纖維
此次發(fā)射升空的“天宮二號”在很多地方都用上了目前十分熱門的碳纖維復(fù)合材料,其中碳纖維復(fù)合材料主承力錐臺、熱紅外成像儀碳纖維底板和碳纖維遮光罩這幾個部件是目前已知使用碳纖維復(fù)合材料較多的。
據(jù)悉,碳纖維復(fù)合材料主承力錐臺包含截錐、十字梁、蜂窩板三個組件。由于碳纖維復(fù)合材料有著重量輕、可設(shè)計、強度高的性能特點,所以主要負責(zé)承載推進系統(tǒng)上的四個推進劑儲箱。而碳纖維遮光罩主要用在“天宮二號”的相機上,一共有6種,每種一塊。
骨骼驚奇,鋁合金材料打造天宮二號骨骼
作為需要長期在外太空停留作業(yè)的空間實驗室,若是沒有一身強健的“骨骼”,“天宮二號”是無法勝任的。本次用于制造“天宮二號”的鋁合金材料大多來自于“神舟”系列飛船和“長征”系列火箭鋁鎂合金材料的指定生產(chǎn)廠家。
據(jù)了解,“長征”系列火箭和神舟飛船推進艙的燃料艙、載人艙(逃逸艙)、軌道艙、衛(wèi)星以及“天宮一號”目標飛行器的資源艙和實驗艙都需要大量的鋁合金材料,而本次發(fā)射升空的“天宮二號”對鋁合金材料的要求近乎苛刻。為保證這些高性能材料質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性,在研制和生產(chǎn)過程中,大量的科研人員針對航天產(chǎn)品前期投入大、規(guī)格復(fù)雜、品種多、用量少等實際情況,進行了一次次的實驗調(diào)整,為“天宮二號”的順利升空提供了絕對保障。
不明覺厲的太空“八卦爐”:煉的是什么靈丹妙藥?
除了大量碳纖維復(fù)合材料以及新型鋁合金材料的運用,“天宮二號”此次備受關(guān)注的一點還在于:將在外太空進行多項新材料的研究與制備。
《西游記》中太上老君有個把孫悟空煉出火眼金睛的神奇的八卦煉丹爐,而此次發(fā)射的“天宮二號”上也有一個“八卦爐”,其專業(yè)名稱為綜合材料實驗裝備,該實驗裝備分為三部分:加熱爐、電控箱、樣品袋。加熱爐能夠一個批次對6種材料進行加熱實驗。
據(jù)科研人員表示,通過兩個批次更換,30天后航天員將從太空帶回12種經(jīng)過特殊制備的材料,包括金屬合金、半導(dǎo)體材料、復(fù)合材料、納米功能材料和薄膜材料等。
有專家表示,雖然時代發(fā)展至今,人們在地球上已經(jīng)十分熟悉各種建筑的材料和建造流程,但是隨著太空探索的不斷推進,已經(jīng)可以初步知道,地球上的這一套在外太空并不適用。“人類如果想在太空或其他星球上生活,在太空中進行材料制備非常重要”。
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