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上海硅酸盐所研制的多项关键材料成功应用于“嫦娥四号”
2019-08-22 11:31:06 | 【 【打印】【关闭】

  128223分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了人类首次月球背面软着陆探测之旅。在此次航天任务中,中国科学院上海硅酸盐研究所承担了热控涂层、难熔合金高温抗氧化涂层、高摩擦抗冷焊涂层、高温隔热屏、柔性薄膜热控涂层及低温多层隔热组件等关键材料的研制。

  热控涂层:研制了巡视器移动机构、电机机构、机械臂机构、全景相机机构钛合金、镁合金微弧氧化热控涂层,着陆器发动机隔热屏、防护筒用不锈钢灰色化学转换热控涂层、不锈钢高吸收化学转换热控涂层,着陆器月夜温度采集器低辐射金热控涂层、着陆器坡道及护栏机构铝合金光亮阳极氧化热控涂层,激光点阵器、锂离子电池等有效载荷黑色阳极氧化热控涂层,巡视器表面柔性薄膜热控涂层,涂料型低比值热控涂层等十余种无机热控涂层。其中一些涂层是为嫦娥特制的、而且首次在航天器上采用,具备了温控性能好、耐空间环境辐照性强、涂层均匀性优等特点,保证了这些机构中的部件、电机正常的工作温度水平,为着陆器的安全着陆、巡视器在月面巡视勘察、机械臂的正常运转发挥了重要的作用。

  难熔合金高温抗氧化涂层:由于月球距离地球38万公里,嫦娥卫星飞行距离较一般卫星飞行距离大大增加,并且需要经过多次变轨才能实现“落月”,姿控发动机寿命要求大大延长,对其难熔合金高温抗氧化涂层提出了更加苛刻的要求,必须承受更高的温度,更大的冲刷速度和更苛刻的富氧环境,研制难度极大。上海硅酸盐所研制的难熔合金高温抗氧化涂层顺利通过了长寿命地面台架试验的考核后,成功应用于嫦娥一号至嫦娥四号,并将继续为后续的任务型号提供技术保障。

  高摩擦抗冷焊涂层:应用于太阳电池阵接触支点上,不仅是确保巡视器太阳电池阵在经历发射、奔月、着陆、两器分离等加速和减速环节能实现太阳电池阵可靠、有效闭合,避免意外的散逸和碰撞,确保了太阳电池阵的完整性;其抗冷焊功能更是确保消除太阳电池阵经历长时间压紧收拢状态可能引发真空冷焊等状况,保证了太阳帆板的顺利展开。同时,高摩擦抗冷焊涂层支点也为太阳电池阵的频繁启闭和可靠接触发挥了重要作用。

  高温隔热屏:变推力发动机为实现着陆器月球表面软着陆所必须的关键部件。由于发动机工作期间燃烧室和喷管的温度很高,上海硅酸盐所研制的高温隔热屏像“裙子”一样将高温环境包围了起来,在发动机与周围的电子元器件之间形成了一道屏障,有效地减小了发动机工作对探测器本体温度的影响。

  柔性薄膜热控涂层及低温多层隔热组件:嫦娥四号受月球表面的昼夜温度变化影响,温度最低时可达零下200℃,最高可超过100℃。而探头等单机运行温度一般为-40~+50℃左右,一旦超出正常的温度范围可能会造成单机的功能失效,甚至造成单机的损坏。上海硅酸盐所研制的低吸辐比柔性薄膜二次表面镜为巡视器的正常工作提供温控保障,低温多层隔热组件能够保证单机的温度保持在正常运行温度范围内,可以双向隔热,外部高温时阻止外部热量向内部传递,外部寒冷时阻止内部热量向外部泄露。

  据新华社消息,嫦娥四号探测器后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行,最终实现人类首次月球背面软着陆,开展月球背面就位探测及巡视探测,并通过已在使命轨道运行的“鹊桥”中继星,实现月球背面与地球之间的中继通信。

  128223分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探测的新旅程。 新华社记者 江宏景 摄

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