化夏化學(xué):化工新材料助力神舟十四飛行任務(wù)

       北京時(shí)間2022年6月5日10時(shí)44分,搭載神舟十四號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十四運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射并取得圓滿(mǎn)成功。隨后,神舟十四號(hào)與空間站組合體成功實(shí)現(xiàn)自主快速交會(huì)對(duì)接后,航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲依次全部進(jìn)入天和核心艙,開(kāi)啟為期6個(gè)月的在軌駐留。在天宮空間站建造以及神州十四發(fā)射過(guò)程中,多種化工新材料發(fā)揮了重要作用。

  從神舟十三號(hào)任務(wù)起,我國(guó)航天員要實(shí)現(xiàn)常態(tài)化長(zhǎng)周期在軌駐留,長(zhǎng)周期大溫差下的艙體溫度控制成為難題之一。特別是在空間站建造階段,神舟飛船將處于外部極端的高低溫環(huán)境,給航天員健康和飛船設(shè)備正常工作帶來(lái)了嚴(yán)峻考驗(yàn)。中國(guó)航天科技集團(tuán)五院突破了飛船外避熱控涂層光熱性能選擇性設(shè)計(jì)與調(diào)控、熱控材料空間穩(wěn)定性設(shè)計(jì)與大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)界面結(jié)合控制等關(guān)鍵技術(shù),為空間站建造階段的神舟飛船設(shè)計(jì)研制了低吸收低發(fā)射型熱控涂層。這種涂層材料自身具有較低的太陽(yáng)光吸收特性,可有效減弱太陽(yáng)輻照導(dǎo)致的溫度升高;還具有較低的紅外發(fā)射率,可有效阻隔飛船內(nèi)部向外部深冷環(huán)境的輻射漏熱,避免艙內(nèi)溫度的不斷降低。這款控溫“外衣”可保障神舟飛船在長(zhǎng)期極端高低溫外部環(huán)境下,依然能夠讓艙內(nèi)處于適宜溫度范圍。

  北化研究院集團(tuán)防化裝備研究院研制生產(chǎn)的航天員用防毒面具、航天員用防護(hù)面罩、系列除臭罐、空間站環(huán)控生保凈化裝置以及神舟飛船發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)用防護(hù)服5款產(chǎn)品為本次發(fā)射任務(wù)保駕護(hù)航,為航天員在太空長(zhǎng)期生活提供安全保障。

  神舟十四號(hào)發(fā)射還搭載了上海硅酸鹽研究所研制的長(zhǎng)壽命低比值無(wú)機(jī)熱控涂層、耐高溫隔熱材料與組件、返回艙舷窗防燒蝕污染涂層、姿控發(fā)動(dòng)機(jī)熱防護(hù)材料、艙內(nèi)通道照明和儀器儀表等多種載荷表面高輻射熱控涂層、舷窗玻璃及光學(xué)涂層、消雜散光涂層、不銹鋼灰色化學(xué)轉(zhuǎn)換熱控涂層、返回艙防熱天線窗等十余種涂層與部件,給航天器穿上全方位“護(hù)甲”。上海有機(jī)化學(xué)研究所研制的有機(jī)溫控涂層、導(dǎo)航用陀螺油也助力神舟十四成功發(fā)射。中國(guó)電科23所為此次飛行任務(wù)配套了宇航用高溫導(dǎo)線、高速數(shù)據(jù)電纜、螺旋電纜、低噪音電纜、高溫800℃電纜等多款產(chǎn)品,為空間站搭建任務(wù)取得圓滿(mǎn)成功提供了有力保障。

  神州十四推進(jìn)艙內(nèi)安裝有發(fā)動(dòng)機(jī),為飛船提供動(dòng)力、通訊和能源保障。哈爾濱玻璃鋼研究院有限公司承擔(dān)了推進(jìn)艙里的主承力結(jié)構(gòu)研制,包括承力截錐和氣瓶安裝支架兩款產(chǎn)品,為神舟十四攜帶到太空的燃料提供支撐和接口。這兩款產(chǎn)品都是由高性能碳纖維復(fù)合材料制成,承力截錐雖然自重只有30多公斤,卻可以承載幾噸的重量。

  面窗組件是宇航員在外太空活動(dòng)時(shí)觀察外界的窗口,可以說(shuō)是宇航員的“眼睛”。此次載人航天飛行任務(wù)中有兩套面窗產(chǎn)品為鄭州大學(xué)研制,一套是發(fā)射過(guò)程中航天員所穿的艙內(nèi)服面窗,一套是航天員在太空中進(jìn)行作業(yè)所用的新一代航天面窗。

  據(jù)介紹,神舟十四號(hào)飛行任務(wù)期間將全面完成以天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙為基本構(gòu)型的天宮空間站建造,建成國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室。

  其中,問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙主要面向空間生命科學(xué)研究,配置了生命生態(tài)、生物技術(shù)和變重力科學(xué)等實(shí)驗(yàn)柜,能夠支持開(kāi)展多種類(lèi)植物、動(dòng)物、微生物等在空間條件下的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳、衰老等響應(yīng)機(jī)理研究,以及密閉生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究,并通過(guò)可見(jiàn)光、熒光、顯微成像等多種在線檢測(cè)手段,支持分子、細(xì)胞、組織、器官等多層次生物實(shí)驗(yàn)研究,還支持開(kāi)展不同重力條件下生物體生長(zhǎng)機(jī)理的對(duì)比研究。

  夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙主要面向微重力科學(xué)研究,配置了流體物理、材料科學(xué)、燃燒科學(xué)、基礎(chǔ)物理以及航天技術(shù)試驗(yàn)等多學(xué)科方向的實(shí)驗(yàn)柜,支持開(kāi)展重力掩蓋下的多相流與相變傳熱、基礎(chǔ)燃燒過(guò)程、材料凝固機(jī)理等物質(zhì)本質(zhì)規(guī)律研究以及超冷原子物理等前沿實(shí)驗(yàn)研究。同時(shí),在天宮二號(hào)空間冷原子鐘的基礎(chǔ)上,將建立世界上第一套由氫鐘、銣鐘、光鐘組成的空間冷原子鐘組,構(gòu)成在太空中頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度最高的時(shí)間頻率系統(tǒng),開(kāi)展引力紅移、精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)測(cè)量等前沿的科學(xué)研究。

---來(lái)源:中國(guó)化工報(bào)