張君燕
2021年9月17日,神舟十二號載人飛船從中國空間站榮耀歸來,圓滿完成了載人飛行任務(wù)。其實,比起發(fā)射,返回之路更為驚心動魄。尤其是當(dāng)返回艙從400千米左右的太空軌道進入大氣層后,會以數(shù)千米每秒的速度與大氣層發(fā)生摩擦,形成近2000℃的高溫。
那么,宇航員如何能在近2000℃的高溫中“極限生存”呢?
原來,宇航員靠的是返回艙表面特殊的防熱材料,設(shè)計師將之稱為“防熱外套”,它能阻隔高溫進入艙內(nèi),保證艙內(nèi)空氣溫度維持在20℃左右。雖然只有薄薄一層,卻是保護航天員生命名副其實的“防火墻”,而防熱結(jié)構(gòu)研制工程師方洲就是協(xié)助完成這項奇跡的科學(xué)家之一。
方洲小時候曾做過很多次相同的夢,他夢見自己是宇航員,坐在飛船里面,飛船在返回過程中,外邊那些紅的、白的,一片一片的碎片不斷從眼前閃過?!皬膬?nèi)心深處來說,我對這種航天的大工程還是很有情懷的?!狈街奚钋榈卣f。后來,當(dāng)方洲正式成為一名航天工程師,他決心要做出完美的返回艙“外衣”,實現(xiàn)自己兒時的夢想,更重要的是保護航天員的生命,完成自己責(zé)任重大的使命。
“可能很多人對返回艙外近2000℃的高溫沒有具體概念。舉個例子,我們家里用的燃氣灶表面的火焰溫度大概在600℃~700℃,火山的巖漿噴發(fā)的溫度大概在1000℃左右。而飛船面臨的溫度是它們的兩三倍,而且整個過程要持續(xù)9分鐘,一般情況下的材料是難以抵抗的。這是一個巨大的挑戰(zhàn)?!狈街藿榻B道。
在研制初期,方洲和團隊成員會開展大量的試驗,從而確保所用的材料達到最優(yōu)的性能。方洲指著一種防熱材料的編號問:“你知道這個H88(防熱材料牌號)的編號是什么意思嗎?”見人們不解地搖頭,方洲告訴大家,這個材料牌號的編號就代表了它的試驗次數(shù),前面的英文字母代表從A到H,后面的數(shù)字代表從1到88,也就是說,這種材料經(jīng)過了近900次試驗。在投入使用之前,已經(jīng)有很多材料“犧牲”。
有一次,在對嫦娥五號的材料進行燒蝕試驗的時候,表面的碳層出現(xiàn)了一個小坑,這個小坑會像水坑積水一樣把迎面而來的熱流聚集起來,使得材料表面的溫度偏高。一旦飛行中出現(xiàn)了特別嚴(yán)重的坑,就很可能導(dǎo)致任務(wù)失敗。當(dāng)這個問題發(fā)生后,團隊成員立即放下了手頭的工作,開始全身心地投入新的試驗中,排計劃、做試驗、總結(jié),這樣一輪一輪連續(xù)不斷地進行著。
現(xiàn)在,神舟十二號順利返回,方洲和團隊成員們的心放了下來,但他們的工作沒有停下。他們要對飛船防熱層進行取樣分析,因為它是經(jīng)歷過真實飛行環(huán)境的,這種飛行數(shù)據(jù)對科學(xué)家們來說非常珍貴。
接下來,方洲和團隊成員們還要研制新型的深空探測用的防熱材料。相對神舟飛船來說,深空探測的飛船會面臨更大的高低溫突變的溫度、更長時間的空間輻射?!斑@將是一個更大的挑戰(zhàn),但我們毫不懼怕。我們最大的期待就是以后飛得更遠的飛船,能穿著我們的‘防熱服’,見到更多的星星,在更深的宇宙間遨游,然后安全返回地球。”方洲笑著,眼神中滿是堅定。
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