到外太空去“炼丹”?揭秘“天宫二号”上的那些黑科技

9月15日22时04分的中秋月圆夜,搭载着“天宫二号”空间实验室的长征二号F T2运载火箭在酒泉卫星发射中心发射。约575秒后,天宫二号与火箭成功分离,进入了预定轨道,发射取得圆满成功。

团圆与飞天,这两个在中华儿女内心深处传承了千年的梦想在这一夜交汇融合了,中国人的星辰大海之旅在这一夜正式起航。

作为我国第一个真正意义的空间实验室,“天宫二号”将在多项航天任务上取得重大突破:航天员将在太空驻留30天;施展“太空炼丹大法”,制备多项新型复合材料;考核验证推进剂在轨补加技术;开展航天医学、空间科学实验和空间应用技术,以及在轨维修和空间站技术验证等试验。

本次“天宫二号”空间实验室需要长期在外太空停留,因此对材料的要求也相应的极为苛刻,多种新材料将面临重大考验。

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“大显身手”的热门复合材料——碳纤维

此次发射升空的“天宫二号”在很多地方都用上了目前十分热门的碳纤维复合材料,其中碳纤维复合材料主承力锥台、热红外成像仪碳纤维底板和碳纤维遮光罩这几个部件是目前已知使用碳纤维复合材料较多的。

据悉,碳纤维复合材料主承力锥台包含截锥、十字梁、蜂窝板三个组件。由于碳纤维复合材料有着重量轻、可设计、强度高的性能特点,所以主要负责承载推进系统上的四个推进剂储箱。而碳纤维遮光罩主要用在“天宫二号”的相机上,一共有6种,每种一块。

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骨骼惊奇,铝合金材料打造天宫二号骨骼

作为需要长期在外太空停留作业的空间实验室,若是没有一身强健的“骨骼”,“天宫二号”是无法胜任的。本次用于制造“天宫二号”的铝合金材料大多来自于“神舟”系列飞船和“长征”系列火箭铝镁合金材料的指定生产厂家。

据了解,“长征”系列火箭和神舟飞船推进舱的燃料舱、载人舱(逃逸舱)、轨道舱、卫星以及“天宫一号”目标飞行器的资源舱和实验舱都需要大量的铝合金材料,而本次发射升空的“天宫二号”对铝合金材料的要求近乎苛刻。为保证这些高性能材料质量的稳定性、可靠性,在研制和生产过程中,大量的科研人员针对航天产品前期投入大、规格复杂、品种多、用量少等实际情况,进行了一次次的实验调整,为“天宫二号”的顺利升空提供了绝对保障。

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不明觉厉的太空“八卦炉”:炼的是什么灵丹妙药?

除了大量碳纤维复合材料以及新型铝合金材料的运用,“天宫二号”此次备受关注的一点还在于:将在外太空进行多项新材料的研究与制备。

《西游记》中太上老君有个把孙悟空炼出火眼金睛的神奇的八卦炼丹炉,而此次发射的“天宫二号”上也有一个“八卦炉”,其专业名称为综合材料实验装备,该实验装备分为三部分:加热炉、电控箱、样品袋。加热炉能够一个批次对6种材料进行加热实验。

据科研人员表示,通过两个批次更换,30天后航天员将从太空带回12种经过特殊制备的材料,包括金属合金、半导体材料、复合材料、纳米功能材料和薄膜材料等。

有专家表示,虽然时代发展至今,人们在地球上已经十分熟悉各种建筑的材料和建造流程,但是随着太空探索的不断推进,已经可以初步知道,地球上的这一套在外太空并不适用。“人类如果想在太空或其他星球上生活,在太空中进行材料制备非常重要”。

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