比航天员提前一步到达的“VIP冰箱”,有何神奇之处?


比航天员提前一步到达的“VIP冰箱”,有何神奇之处?


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5月10日01时56分 , 海南文昌航天发射场 , 天舟四号货运飞船搭载长征七号遥五运载火箭顺利升空 , 开启了我国空间站货物运输系统的第四次远征 。
这是我国空间站建造阶段的首次发射 。
此时 , 距离新的航天三人组进入天舟四号 , 还有27天 。 天舟四号此行就是为了给他们打头阵 , 做好物资保障 。
“兵马未动 , 粮草先行” , 但天舟四号要在太空中保存“粮草”可没那么容易 。 太空中的基础保障和医疗检测等物资 , 往往具有较强温度敏感性 , 一般般的“打包盒”可奈何不了它们 。
这时候 , 就需要“VIP”隆重出场了 。

天舟四号货运飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接示意图(来源:新华社)
“VIP”隔热说是“打包盒”不免不够严谨 。 严格来说 , 这些“娇贵”的太空物资 , 需要放到由特殊材料制作的低温锁柜里 , 别名叫作“太空冰箱” 。
相比于家用冰箱 , 天舟四号里的“太空冰箱”不仅要出色地完成保温隔热、稳定安全等基础作用 , 还需要承担“最大程度实现轻量化、提高程度实现飞船内空间利用效率”的特殊使命 。
这就要求 , 在选材上得具备重量轻、体积小、绝对阻燃等特性 。 什么样的材料能够用?中国航天科工三院306所(以下简称306所)盯上了气凝胶 。
这是世界上热导率最低也是密度最小的固体材料 。 但问题在于 , 要如何才能在降低热导率的情况下 , 进一步缩小气凝胶的体积 。
306所给出的解决方案是:真空化!
以现有气凝胶材料为基础材料 , 通过特殊工艺将现有的气凝胶材料“真空化” , 制备成真空绝热板 。
这样一来 , 可以把热导率降低至原有气凝胶材料的一半 , 完全能满足“热导率达标 , 且具备优异的隔气性和耐刺穿性”要求 , 成为“太空快递”成功送达的保障 。
说来说去 , “VIP”在哪儿呢?
不要着急 , 现在有请“真空绝热板”来补充一个自我介绍吧——
中文名:真空绝热板 。
英文名:Vacuum lnsulation Panel 。
简称:VIP 。
所以 , 天舟上的“VIP”材料 , 近在眼前 , 就是真空绝热板 。

气凝胶材料(来源:公众号“中国航天科工三院306所”)
神奇材料大显身手对科学家们来说 , 气凝胶材料 , 是一款能够“改变世界的神奇材料” 。
单以“VIP”为例 , 这种气凝胶真空化之后材料 , 也不是天舟四号的专属 。
事实上 , 2017年4月 , “VIP”材料就首次应用在天舟一号货运飞船的低温锁柜中 。 2021年5月 , 单片尺寸更大的升级版“VIP”再次在天舟二号上得到应用 , 其隔热性能进一步提升 。 此次 , “VIP”伴随天舟四号开启新的“太空之旅” , 性能进一步迭代升级 , 热导率达到最低值 。
换句话说 , 能够让天舟认准“VIP” , 也证明了气凝胶的确是世界上隔热性能最好的固体材料之一 。 对于任何航天器来说 , 气凝胶几乎都是天选材料 。
2021年 , 天问一号火星探测器搭载的“祝融号”火星车成功登陆火星 。
但是“祝融号”在火星上的生存环境 , 和名字并不太相符 。 准确说 , “祝融号”着陆时 , 发动机产生的热量能使周围的温度超过1000℃ , 而火星上的最低温度能达到零下130℃ 。
【比航天员提前一步到达的“VIP冰箱”,有何神奇之处?】温差过大!冰火两重天!
这时候 , 气溶胶要应对的不只是“极热” , 还有“极寒” 。 306所研发团队还是用气溶胶材料解决了这个问题 。
可以说 , 从天问“探火”到天舟“送货” , 在“极寒”和“极热”的严酷环境历练下 , 气凝胶材料已经不断升级 , 为多种航天器披上“太空战甲” 。
未来 , 还将会有更多更好的气凝胶材料和产品 , 为我国太空货运系统的建立提供坚强保障 , 为我国的深空探测事业作出新的贡献 。

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