寿命只有530秒的它们,却保护着航天员安全回家|罗丽娟
文章转载自“格致论道讲坛”
强烈的摩擦使飞船表面的温度高达2000度以上 ,
整个载入过程有530秒 。
但是神舟飞船里面是有航天员的 ,
所以里面的温度不能超过30度 ,
这就需要一种高效的热防护材料 。
罗丽娟·中国运载火箭技术研究院高级工程师
格致论道第24期|2018年03月31日北京
大家好 , 我是罗丽娟 , 来自中国运载火箭技术研究院航天材料及工艺研究所 。 今天我要给大家介绍一种材料——低密度烧蚀防热材料 , 这个材料是干什么用的呢?我想请大家先看一段视频 。
大家可以看到 , 这是神舟飞船 。 我为大家介绍的正是它的防热材料 。 这个材料可以承受2000度的高温 , 保护神舟飞船平安回家 。
神舟飞船的防热材料
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飞船再入大气的时候速度有7.8公里/秒 , 这个速度有多快呢?我们从北京到天津 , 乘坐高铁需要30分钟 , 但如果我们乘坐的是神舟飞船 , 只需要15秒 。
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我们的材料最终用的是蜂窝增强低密度材料 。 就像图片中展示的这样 , 它是不是特别像蜜蜂窝?这就是它名字的由来 。
飞船在很高的速度下 , 表面温度会非常高 , 大气层和飞船表面会产生非常强烈的摩擦作用 。 强烈的摩擦使飞船表面的温度高达2000度以上 , 整个载入过程有530秒 。
但是神舟飞船里面是有航天员的 , 所以里面的温度不能超过30度 , 这就需要一种高效的热防护材料 , 就是这种材料了 。
这个材料在高温的过程中会发生分解、抗化、升华一系列的吸热反应 , 从而带走大量的热量 , 保护内部结构 。
大家这样听起来是不是特别像蜡烛?燃烧自己 , 照亮别人 。 实际上我们这个材料要悲壮得多 。
据航天员回忆说 , 高温把舷窗外烧得一片通红 , 紧接着在通红的窗外 , 红的、白的碎片不停地滑过 , 这就是我们材料工作时的样子 。
那这个材料这么好 , 能不能用于民用?目前来说是没有的 , 但是我姐夫这个人特别敢想敢做 。
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他有一天打电话问我说:“小妹 , 我在博物馆里面看到你们的飞船了 , 你们的飞船表面烧得像一个黑锅一样 。 但是我看到下面有名牌标识 , 说可以使用温度达2000多度 。 最近我刚接了一个项目做锅炉的防热 , 你们这个材料这么好 , 能不能用在我这上面?”
我听了以后 , 觉得这个锅炉和飞船差别太大了 , 但是我还是想回答一下这个问题 。
我说:“感觉这个材料不太适合你们 , 我们这个烧蚀材料 , 是一次性的 , 只有530秒 。 你这个锅炉是长年累月地用 , 怎么也得几年换一次材料吧 。 再说 , 我们这个材料挺贵的 , 要8000块钱一公斤 。 ”
他说:“啥?你们这个材料这么贵 , 只能用这么短的时间?”然后匆忙打断了我的话 。
我心里挺难受的 , 想为我的材料叫屈 。 这个材料明明国际领先 , 而且拿过很多大奖 。 但是我想了想 , 这可能是一个个例 , 就没有太往心里去 。
过了一段时间 , 我参加了一个包含很多部门的协调会 。 我所在的部门是一个材料成型部门 , 负责出材料、出构件、出产品 。
我的上游是一个结构方系统部门 , 他们是专门负责把一个总体的条件转化成材料的指标要求提给我们 , 是我们的甲方 。
于是在会议间歇 , 我问:“你们大学时学的是什么专业呀?”他说学的是热能与动力工程 , 他看见我对这个没有什么反应 , 他就补充说这个专业是烧锅炉的 。
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