納米氣凝膠為“天問一號”穿上神奇外衣

納米氣凝膠是一種并不被大眾熟知的神奇材料。它是由納米尺度的固體骨架構成的一個三維立體網絡，網絡結構間包含著豐富的納米孔隙，孔隙率可以高達99.8%。由于它的骨架結構是納米尺度的，可見光可以從中間穿過，同時會發生瑞利散射，讓最常見的二氧化硅氣凝膠肉眼看上去像是被凍住的藍色煙霧，這和天空呈現藍色的原理是一樣，所以它還有一個很好聽的綽號，叫做“藍煙”。

4月6日，央視網記者走進中國航天科工三院306所，探秘這一“神奇”材料的研發實驗室。306所作為航天科工集團特種材料及工藝技術研究中心，是國內最早開展氣凝膠材料研究的單位之一。早在2005年就通過對熱防護材料技術體系的追蹤和研判，敏銳地捕捉到氣凝膠材料未來將在空天領域有巨大的應用前景。

目前，306所氣凝膠研發團隊研制的氣凝膠材料已應用在長征五號系列火箭、“天舟一號”上。我國首次火星探測任務“天問一號”上也應用了兩種氣凝膠材料，他們將分別用來應對“極熱”和“極寒”的考驗。“極熱”考驗出現在火星著陸階段，著陸發動機產生的熱量使周圍的溫度超過1000℃，氣凝膠材質的隔熱組件能夠阻隔高溫，僅僅10mm左右的材料就能夠在整個著陸過程讓它身后的溫度達到可接受的范圍。“極寒”考驗出現在火星巡視階段，火星車的表面鋪設大面積的氣凝膠板，能夠確保火星車在-130℃的環境正常工作。

為了給火星車減負，讓它“跑”的更快，“跑”的更遠。306所氣凝膠研發團隊在“天問一號”上使用的是超低密度的氣凝膠，其密度只有15mg/cm3，同等體積下，重量只有鋼的1/500，鋁的1/180，水的1/60。

面對“天問一號”的嚴酷工作環境，306所氣凝膠研發團隊秉承航天工作者“嚴、慎、細、實”的工作作風，嘗試了上百種配方，把幾十個工藝參數化整為零，開展了大量的驗證試驗，經歷一次次失敗，一次次從頭再來，終于解決了原理性問題。為了確保萬無一失，“天問一號”上用到的兩種氣凝膠材料先后經過98項試驗測試。而且每一項試驗都需要經過多個批次的重復驗證。最終，他們研發的高性能氣凝膠材料如期趕上了飛往火星的航班。(記者/李夏、通訊員/田少星)