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泰褲辣!一起來(lái)拆太空“盲盒” 新動(dòng)態(tài)
2023-06-23 06:01:30來(lái)源: 周到上海

“太激動(dòng)了!還是有一種期待的心情,有開(kāi)‘盲盒’的感覺(jué),打開(kāi)之后你才能看見(jiàn)樣品?!笨臻g站高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師、中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員劉學(xué)超手持太空返回的實(shí)驗(yàn)樣品激動(dòng)地說(shuō),“實(shí)際上,我們之前做了大量的地面匹配實(shí)驗(yàn),我們有信心在太空中的實(shí)驗(yàn)會(huì)非常好,并期待會(huì)有很好的科研成果。”


(資料圖片僅供參考)

劉學(xué)超(右)

日前,中國(guó)空間站第四批空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品隨神舟十五號(hào)飛船返回艙安全降落,并交付給中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用系統(tǒng)。6月21日,包括高溫合金材料樣品在內(nèi)的實(shí)驗(yàn)樣品運(yùn)至中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽所,舉行交接儀式。

太空“盲盒”一次拆出五件套2022年10月31日,空間站高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜(高溫材料柜)隨夢(mèng)天艙成功發(fā)射入軌,在軌穩(wěn)定運(yùn)行200余天。乘坐火箭升空的“貨包”里都裝了些什么?一起來(lái)看看。

記者看到,存放著太空實(shí)驗(yàn)樣品的貨包呈米黃色,與普通公文包大小類似,采用了抗震防震的設(shè)計(jì)。貨包內(nèi)整齊擺放著金屬陶瓷管,里面存放的便是空間站高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)下行(返回地面)的首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品。據(jù)介紹,所有實(shí)驗(yàn)樣品都需要在1000℃以上的高溫中進(jìn)行,為此實(shí)驗(yàn)材料會(huì)在金屬陶瓷管內(nèi)進(jìn)行二次封裝。

此次,神十五航天員帶回的實(shí)驗(yàn)樣品共有5件,總重量約6公斤,這批樣品包括高溫合金材料、功能晶體、新型金屬以及特種玻璃材料。

以高溫合金材料為例,我們國(guó)家正在發(fā)展的國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)項(xiàng)目中,飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的核心材料就是高溫合金。

“我們?cè)诘孛嫔仙a(chǎn)高溫合金的時(shí)候,很難得到一些性能非常好的高溫合金,非常想知道這其中的原因。所以,我們把材料送上太空,在微重力的情況下開(kāi)展實(shí)驗(yàn),以探究高溫合金在微重力環(huán)境下的生長(zhǎng)過(guò)程、成分分布、結(jié)構(gòu)形態(tài),為我們?cè)诘孛嫔a(chǎn)更好的高溫合金提供理論指導(dǎo)。”中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所副研究員張明輝介紹。

張明輝告訴記者,在地面上,研究團(tuán)隊(duì)往往采用自由落體的方法模擬微重力實(shí)驗(yàn),這種方式得到的微重力時(shí)間只有幾秒。而在空間站,可以獲得幾天甚至一周的微重力時(shí)間?!耙恢痹谖⒅亓顟B(tài)下開(kāi)展實(shí)驗(yàn),這就是空間站環(huán)境一個(gè)非常強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。”張明輝說(shuō)。

這些樣品身份不凡,能為科學(xué)研究打開(kāi)一扇窗

神十五航天員帶回的實(shí)驗(yàn)樣品移交后,科學(xué)家們將進(jìn)行更深一步的分析研究。

作為高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師,劉學(xué)超最關(guān)心的是一款新型柔性半導(dǎo)體材料:“這個(gè)材料不像傳統(tǒng)的半導(dǎo)體是脆性材料,它可以彎折,有可塑性,而且具有非常好的半導(dǎo)體特性,非常有研究意義和價(jià)值。未來(lái),可能會(huì)為研制新一代半導(dǎo)體器件打開(kāi)一扇‘窗戶’?!?/p>

研究團(tuán)隊(duì)首先會(huì)對(duì)下行的樣品進(jìn)行外觀檢查,觀察樣品是否有破損,是否能扛住太空飛船發(fā)射時(shí)上行和下行的力學(xué)環(huán)境。然后深入分析樣品,進(jìn)一步鑒定它的結(jié)構(gòu)、物像、性能等,再通過(guò)和地面的匹配實(shí)驗(yàn)作鏡像對(duì)比,研究樣品在太空微重力下是否有顯著變化,有無(wú)新的機(jī)理或相關(guān)的生長(zhǎng)機(jī)制等?!斑@對(duì)研究微重力下材料的制備和生長(zhǎng)過(guò)程,以及后續(xù)地面上的材料制備,有很大的指導(dǎo)意義和幫助?!眲W(xué)超介紹。

目前,空間站上還有19個(gè)高溫材料樣品在軌實(shí)驗(yàn)。此外,研究團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃上行(由地面發(fā)往太空)20個(gè)樣品,這些樣品上行之前,都需要在地面上進(jìn)行充分、大量的匹配實(shí)驗(yàn)。

“中國(guó)空間站全面建成轉(zhuǎn)入運(yùn)營(yíng)階段后,會(huì)有大量的材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)在太空中進(jìn)行,助力我國(guó)實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)。”劉學(xué)超說(shuō)。

據(jù)介紹,高溫材料柜在軌期間,中國(guó)科學(xué)院金屬研究所、上海硅酸鹽所、西北工業(yè)大學(xué)等項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)密切合作,成功完成了一系列空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。此次返回的上海硅酸鹽所在軌空間樣品,其相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)得到上海市科委和中國(guó)科學(xué)院空間總體部大力支持,為我國(guó)航天科研的發(fā)展貢獻(xiàn)了重要成果。

開(kāi)展鏡像實(shí)驗(yàn),天上地下“一體雙生”

雖然我們看不見(jiàn)空間站里高溫材料柜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,但記者在上海硅酸鹽所的實(shí)驗(yàn)室里找到空間站高溫材料柜的雙胞胎“兄弟”,一套完整的鏡像系統(tǒng)。

高溫材料柜是由我國(guó)自主研制的重大空間微重力材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,是開(kāi)展太空微重力材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要平臺(tái),可在微重力下支持材料的高溫加熱、定向凝固、梯度生長(zhǎng)、快速冷卻、磁場(chǎng)攪拌、參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量、實(shí)時(shí)觀察等功能,是我國(guó)最新一代的空間材料實(shí)驗(yàn)裝置之一。

這套先進(jìn)裝置可有不少“第一”在手。

“這套設(shè)備與在軌的高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜具有完全相同的功能和模塊,具有批量樣品管理等功能,一次性可以放16個(gè)材料樣品,這也是國(guó)際上最多的一個(gè)批次樣品數(shù)量,另外該裝置最高的實(shí)驗(yàn)溫度可以達(dá)到1600℃。”中科院上海硅酸鹽所項(xiàng)目正高工潘秀紅介紹,“有了這套設(shè)備,我們一個(gè)樣品最短的在軌實(shí)驗(yàn)時(shí)間是20小時(shí),最長(zhǎng)的目前達(dá)到74小時(shí)?!?/p>

據(jù)介紹,高溫材料柜主要由高溫爐模塊、批量樣品管理模塊、X射線透射成像模塊、控制模塊組成。其中,高溫爐模塊是整個(gè)裝置的核心,X射線透射成像模塊可開(kāi)展樣品加熱和凝固過(guò)程的實(shí)時(shí)觀察,控制模塊負(fù)責(zé)整個(gè)裝置的供電、控制等的管理。高溫材料柜的加熱溫度和單批次樣品數(shù)量都處于國(guó)際領(lǐng)先水平,而X射線透射成像功能是在國(guó)際上首次上行至空間站。

高溫材料柜

與我國(guó)以往的空間材料實(shí)驗(yàn)裝置相比,高溫材料柜在加熱溫度、樣品尺寸、溫場(chǎng)模式、外部調(diào)控、精密生長(zhǎng)、實(shí)時(shí)觀察等功能方面都有了較大發(fā)展和提高,有效拓展了空間微重力材料研究的范圍和深度,將長(zhǎng)期在空間站為材料的微重力研究提供支持。

“后續(xù),地面裝置除了為這五個(gè)返回樣品做鏡像對(duì)比實(shí)驗(yàn)。我們還要為之后發(fā)射升空的材料作前期的匹配實(shí)驗(yàn)。所以,它的工作量還是十分大的,會(huì)越來(lái)越忙?!敝袊?guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所項(xiàng)目正高級(jí)工程師潘秀紅介紹。

由于功能的升級(jí)和拓展,高溫材料柜能夠支持的材料研究涵蓋功能晶體、高溫合金、新型金屬合金、半導(dǎo)體材料、特種玻璃、納米材料、生物材料等眾多領(lǐng)域,將促進(jìn)微重力下材料的成分、結(jié)構(gòu)、性能的調(diào)控及其機(jī)理的研究,對(duì)我國(guó)突破關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題具有重要意義。

來(lái)源:上海嘉定

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