作者:黄辛 来源:中国科学报 发布时间:2021/4/30 15:32:33
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24年磨一剑,上海交大智慧助力天和入星海

 

4月29日11时23分,我国载人航天工程第一个空间站核心舱——天和核心舱发射成功,标志着我国空间站建造进入全面实施阶段。

上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室是助力“天和上九天”的其中一员。团队自1997年起就开始了该材料在空间站应用的研究工作,直至今日的成功发射,已与天和结缘二十四个年头。

身轻骨韧,“材”助天和远航无忧

4月29日下午一点,随着天和的太阳能帆板历时四十分钟,成功缓缓展开,上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室教授张荻悬着的心终于放了下来。

天和的太阳能帆板,也就是太阳翼,是空间站电力的唯一来源,除了供空间站内的设备使用,还要存储在蓄电池中,是天和不可缺少的“能量源泉”。以往的卫星、飞船的帆板,仅需几十秒即可完成展开,但“天和之翼”却用了近四十分钟,这是因为这对“翅膀”不仅特别大,而又要特别轻,展开前要压缩得足够小。

上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室教授张荻、欧阳求保团队研制的碳化硅增强铝基复合材料,具有重量轻、比刚度高、耐磨性好、热膨胀系数小、导热系数高等特点,可有效减轻机构重量,增加刚性、耐磨性,满足了天和对轻质高性能金属基复合材料的迫切需求。

天和的太阳翼上采用了国家重点实验室的多种规格、上百件构件的铝基复合材料,打造了一副迄今为止最大最复杂的柔性太阳翼,为天和进入太空后的运行做出了重要贡献。

二十四年磨一剑,守得云开见月明

实验室与空间站的结缘要回溯到1997年。1997年初,受用户单位的委托,时任所长的张国定领衔的团队就开始了碳化硅增强铝基复合材料应用于空间站上的研究;2000年5月,相关的科研成果通过了国家科学技术委员会(后更名为科学技术部)的鉴定,达到了国际先进水平。

二十多年来,团队不断深化应用,针对空间站的需求持续优化,保持着材料的领先优势;从初样研发到正样交付,直至2021年的4月,随着天和升空的那一刻,三代人的努力终于守得云开见月明。

“二十几年,半辈子,从小伙子,到老头子”,谈起这二十来年的心路历程,欧阳求保感叹道。

天和顺利发射的消息公布的那一刻起,同事们及同行的贺电就络绎不绝。众所周知,二十四年来,从张国定、张荻,到欧阳求保,三代国重人年复一年,艰辛奋斗,一次次攻关、一场场试验,最终为天和核心舱太阳翼的运行提供了高性能材料支撑,为中国空间站的建造贡献了自己的一份力量。

靠谱材料,为祖国航天事业做贡献

金属基复合材料由于具有轻质高强多功能的优异性能,在航天、电子、能源及交通等高科技领域具有重大迫切需求。

三十年来,张荻、欧阳求保团队立足自主研发,针对制约我国航天用非连续增强金属基复合材料制备科学中复合调控难、界面匹配难、形变加工难等难题,开展了长期、系统、深入的基础研究和应用基础研究,形成了金属基复合材料的全链条基础理论与技术平台。

在理论指导下,研究团队持续提升各项材料性能,并形成了高性能铝基复合材料的批量、多品种研制和生产能力。所研制的碳化硅颗粒增强铝基复合材料已先后多次在探月工程、载人航天工程等航天重大工程中成功应用,并不断扩大应用数量和范围。这些中国航天史上的重要印记,验证了金属基复合材料国家重点实验室为满足国家航天重大工程的迫切需求所取得的科研成果的高水平和高品质。

金属基复合材料国家重点实验室将继续秉着求真务实、探寻真理的严谨科研态度,面向国家重大需求和复合材料学术前沿,理论联系实践,基础指导应用,为中国航天的卫星导航、深空探索、高层次宇宙探索贡献交大力量,坚韧地挺起创新型国家的脊梁。

 
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