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揭秘:跟着“天舟四号”飞上天的“VIP冰箱”有啥神奇之处?

揭秘:跟着“天舟四号”飞上天的“VIP冰箱”有啥神奇之处?

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“3、2、1点火、点火........”5月10日01时56分,搭载天舟四号货运飞船的长征七号遥五运载火箭,在文昌航天发射场点火发射,熊熊的火焰犹如黑夜中的一道光,再次照亮了中国载人航天梦,这是中国空间站建设从关键技术验证阶段转入在轨建造阶段的首次发射任务。

天舟四号货运飞船是我国现阶段专为载人航天研制的运货用的飞船,它就像是“天空快递”一样,主要任务是为载人空间站工程运输货物和补加推进剂,并将空间站废弃物带回大气层烧毁。

要往太空送快递,自然也需要快递打包盒,而在“太空快递”的运输过程中,某些具有较强温度敏感性的基础保障、医疗检测等物资,就需要打包在特殊的盒子里——一种由特殊材料制作、叫低温锁柜的“天空冰箱”。

相比于我们日常家里的冰箱,“天空冰箱”的选材要具备“重量轻、体积小、绝对阻燃”等特性,这是因为它不仅承担着要出色完成保温隔热、稳定安全等基础作用,还需要具备“最大程度实现轻量化、提高程度实现飞船内空间利用效率”的特俗使命。

近年来,有一款被应用在国防装备、节能环保、石油化工的隔热材料——气凝胶,屡屡出现在大众面前,它能不能同样完成“太空冰箱”低温锁柜的特殊答卷?

这是一款被誉为“改变世界的神奇材料”,它由胶体粒子或高聚物分子相互聚集构成的一种具有三维立体纳米多孔网络结构的材料,具有低密度、低热导率、高热稳定、高吸附性、隔音等独特性能。

拿到低温锁柜用保温材料的技术指标时,深耕气凝胶科材料研究领域多年的科研团队还是捏了一把汗——根据低温锁柜的应用需求,要求的热导率要比现有的气凝胶更低!一时之间,团队陷入“无材可用”的困境。

为了保障“太空冰箱”的特殊使命,中国航天科工三院306所的气凝胶团队集智攻关,再攀高峰。

通过深入讨论,团队提出了解决方案:以现有气凝胶材料为基材,通过特殊工艺将现有的气凝胶材料“真空化”,制备成真空绝热板。经验证,这种板材的热导率降低至原有气凝胶材料的一半,满足热导率指标要求的基础上,同时具备优异的隔气性和耐刺穿性。

真空绝热板,英文名为Vacuum lnsulation Panel,简称“VIP”,因此也被团队成员们戏称为天舟上的“VIP”材料。

2017年4月,这种材料首次应用在天舟一号货运飞船的低温锁柜中;2021年5月,单片尺寸更大的升级版“VIP”再次在天舟二号上得到应用,其隔热性能进一步提升。

本次天舟四号使用的真空绝热板,用户方对该产品的性能稳定性提出了更为严苛的要求。但随着近些年科研团队对气凝胶关键技术指标之一的材料寿命进行刻苦攻关、开拓新研,气凝胶从2015年问世至今性能稳定未发生任何变化,其可靠性受住了时间的检验。

伴随着此次天舟四号货运飞船的“太空之旅”,未来,该团队将更加有信心研制出更多更好的先进材料和产品,为我国宇航货运系统的建立提供坚强保障,为我国的深空探测事业再立新功!

(文/ 田少星 盛锦华  中国航天科工三院306所)

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