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嫦娥系列衛(wèi)星探月成功，探秘它們“衣服”背后的科技原理
2021年03月03日 14:28:39 來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：5697

2020年12月17日凌晨,，“嫦娥五號”返回器攜帶月球樣品以接近第二宇宙速度返回地球,，按照預(yù)定方案降落在內(nèi)蒙古四子王旗著陸場。這是人類探月歷史60年來由中國人書寫的又一壯舉,，標(biāo)志著中國探月工程“繞,、落、回”三步走收官之戰(zhàn)取得圓滿勝利。

　　【化工儀器網(wǎng) 時事熱點】2020年12月17日凌晨,，“嫦娥五號”返回器攜帶月球樣品以接近第二宇宙速度返回地球,，按照預(yù)定方案降落在內(nèi)蒙古四子王旗著陸場。這是人類探月歷史60年來由中國人書寫的又一壯舉,，標(biāo)志著中國探月工程“繞,、落、回”三步走收官之戰(zhàn)取得圓滿勝利,。
 
　　嫦娥工程是一個由中國國家航天局啟動的探月試驗,，于2004年3月1日啟動，是中國第一個探月工程,。該工程主要任務(wù)是獲取月球表面三維影像,，分析月球表面有用元素含量和物質(zhì)類型的分布特點，探測月壤特性,，探測地月空間環(huán)境,。
 
　　從2007年“嫦娥一號”的登陸成功到2020年的“嫦娥五號”成功返回，嫦娥系列衛(wèi)星一直是航天科研事業(yè)的重點,，也是人們關(guān)注的焦點,。那么從地球飛到月球，嫦娥的外殼設(shè)計有哪些亮點呢,？它的“衣服”背后包含哪些科技呢,？
 
　　一套全方位“護甲”
 
　　在每個航天器上都有一套經(jīng)過精密計算、設(shè)計的熱控制系統(tǒng),，它包含熱控涂層,、熱防護材料以及熱管等。當(dāng)航天器一旦沖出大氣層,，就會受到紫外線,、高能粒子、原子氧等環(huán)境的侵蝕,，其中,，溫度變化帶來的影響是為顯著的,。而這套“護甲”不管外部的環(huán)境變化多么劇烈,，這套系統(tǒng)都能使航天器內(nèi)部維持在一定的溫度范圍，保證艙內(nèi)儀器設(shè)備正常工作,。
 
　　量身定制的熱控涂層
 
　　人造衛(wèi)星表面涂覆著一種具有特殊功能的涂層材料,，叫作熱控涂層。它專門用來調(diào)控固體表面的熱輻射性質(zhì),，從而達(dá)到熱控制的目的,。
 
　　嫦娥探測器和玉兔巡視器所使用的熱控涂層多達(dá)20余種，研制工藝和吸收輻射比各不相同。這些材料的應(yīng)用確保了航天器各儀器設(shè)備在晝夜溫差高達(dá)300攝氏度的環(huán)境中依然正常運轉(zhuǎn),。
 
　　發(fā)動機的“裙子”別具一格
 
　　除了熱控涂層,，人造衛(wèi)星里還有另外一種熱控材料是多層隔熱材料。
 
　　當(dāng)探測器飛到月球附近的時候,，要實現(xiàn)繞月飛行,，就必須對它進行“剎車”，從而被月球吸引力捕獲,。在下降的過程中,，不能利用空氣摩擦實現(xiàn)減速，而需要用反推力來實現(xiàn)減速降落,。所以當(dāng)該發(fā)動機工作的時候,，高溫度可以達(dá)到1400多攝氏度，而它周圍的儀器設(shè)備的工作溫度卻需要維持在幾十?dāng)z氏度,。因此,，必須將這兩者在溫度上隔離開。
 
　　解決方案就是在發(fā)動機的外圍給它穿一條“裙子”,，也就是高溫多層隔熱材料,。這條“裙子”的厚度只有1厘米，由20多層特殊材料組成,，穿上它,，就在發(fā)動機和周圍的電子元器件之間形成了一道熱屏障。哪怕“裙內(nèi)”燃燒室和噴管的溫度超過1000攝氏度,，“裙外”的溫度也不會超過100攝氏度,，從而確保了探測器的正常工作。
 
　　有效防止冷焊現(xiàn)象
 
　　航天器的供電系統(tǒng)——太陽能電池陣列帆板,，在這個帆板的接觸支點上還有一種特殊的功能涂層,，叫作高摩擦抗冷焊涂層。
 
　　“高摩擦”,，顧名思義就是指這個涂層具有很高的靜摩擦系數(shù),。“冷焊”是指在高真空條件下，金屬固體表面失去所吸附的氣體,，相互接觸時會發(fā)生不同程度的黏結(jié)現(xiàn)象,。因此，我們要在接觸支點上涂覆一種具有高摩擦系數(shù)且不易發(fā)生冷焊的陶瓷涂層,，有效防止冷焊現(xiàn)象的發(fā)生,。
 
　　變色龍般的未來涂層
 
　　為了在較長的時間內(nèi)保持性能穩(wěn)定，熱控涂層的使用壽命將達(dá)到10年,、20年甚至更長,。輕量化則是為了增加航天器的有效載荷,。在總重量不變的情況下，航天器要進行“瘦身減重”,，這樣才能帶更多的東西上天,。目前我們已經(jīng)在世界上輕的合金——鎂鋰合金上成功研制出了一種新的熱控涂層，并且得到了成功應(yīng)用,。
 
　　多功能化是指為了應(yīng)對不同的工作環(huán)境,，航天器的熱控涂層同時還具有防靜電、自清潔等其他功能,。
 
　　前面所說的各種涂層的吸收輻射比是固定的,，所以，航天器的不同部位必須選用不同的材料,；而智能熱控涂層可以隨著航天器表面的溫度不同而變化,，實時自動對周圍的環(huán)境進行響應(yīng)，就像變色龍一樣,。（資料參考：新華網(wǎng)）
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