刊登日期 : 2021-04-16
“天问一号”进入火星轨道后，接下来的挑战就是在火星着陆和巡视。在这两个阶段，“天问一号”的着陆器和火星车要面对超过1,200度和零下130度的极端高低温考验，而为它隔热，又替它保暖的，是中国科技工作者独立研发的两种新型纳米气凝胶。
最轻固体 气凝胶比空气还轻
气凝胶是一种具有纳米多孔结构的轻质材料。简单来说，它密度极低，空气可占其成份的99.8%，所以重量非常轻，整体甚至可以比同体积的空气还要轻，是目前世界上最轻的固体。
由于光线可以从气凝胶中间穿过，令它呈半透明状，看起来就像是被冻结了的蓝色烟雾，颇有虚幻感，有人便将之称为“蓝烟”。
气凝胶除了超轻外，还是导热系数最低的固体，只为静止空气的一半，也就是能最大限度地阻隔高热和低温，这个中涉及孔隙率和结构等尖端科学问题。但容易理解的是，这种物料在航空航天领域具有极高的应用价值。
其实气凝胶的出现已有数十年，只是一直属于尖端科技范畴，应用范围也不也广，大众亦对此较陌生。
为探索火星研发一代气凝胶
而中国航天工业开始研究这种材料大约始于21世纪之初，并陆续开发出新产品，例如“长征五号”火箭、“天舟一号”飞船等，便有使用气凝胶作为隔热物料。
其中在“天舟一号”任务中，气凝胶被做成真空隔热板安装在低温锁柜中，在飞船里搭建出“超级冰箱”。
至2014年，为了面应对探测火星所对的更恶劣还境，中国航天科工三院306所开始研发新一代气凝胶材料，这就是现在用于“天问一号”的黑科技。
该院的工作人员指出，“天问一号”在着陆火星阶段，会面临“极热”考验，这时着陆引擎产生的热量，会使周围的温度达到1,200度。为此研究人员尝试了不同配方，并经反覆论证和实验，终于自主研发出一种新型纳米气凝胶，只要用上12毫米的薄薄一层，就能把“天问一号”身后温度大幅降至低于110℃ ，作用就像消防员所穿的防火服。
气凝胶助火星走得更快更远
此外，当“天问一号”火星车开始在火星表面巡视时，它面临的是零下130度的“极寒”环境，车上电子仪器设备将受严重影响。科研人员又研发出第二种纳米气凝胶物料，用以铺设在火星车上保温，这层物料就像登山运动员身上穿的防寒服。
由于纳米气凝胶极轻，用它作为“防寒服”的火星车能轻装上阵，在动力能源不变下，可以跑得更快，跑得更远。据悉，美国的火星车上亦有用上气凝胶，但这些物料肯定是机密。
内地传媒称，306所针对“天问一号”的研制工作已暂告一段落，不过科研人员仍密切关注“天问一号”的任务进展，特别是它着落火后的回传数据，科研人员将整理和分析，作为后续材料性能优化的参考。
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