抵御溫差攻克技術(shù)難關(guān) 嫦娥月球探測器中的“有研密碼”

2020年12月17日凌晨，在闖過月面著陸、自動(dòng)采樣、月面起飛、月軌交會(huì)對(duì)接、再入返回等多個(gè)難關(guān)后，歷經(jīng)重重考驗(yàn)的嫦娥五號(hào)返回器攜帶月球樣品，成功返回地面，這標(biāo)志著我國首次地外天體采樣返回任務(wù)圓滿完成。

有研集團(tuán)有研工研院異質(zhì)連接材料與技術(shù)研究所作為探月工程參研參試單位，為探月工程的圓滿成功提供了關(guān)鍵配套材料保障，先后向嫦娥三號(hào)、四號(hào)、五號(hào)提供了關(guān)鍵材料和技術(shù)，研發(fā)的關(guān)鍵部件成功應(yīng)用于嫦娥五號(hào)返回器，成功解決了熱控技術(shù)難題。

“可上九天攬?jiān)?，可下五洋捉鱉。”

嫦娥三號(hào)、四號(hào)、五號(hào)月球探測器在著陸月面之后，面臨最大的問題就是需要抵御巨大的溫差。探月工程首席工程師歐陽自遠(yuǎn)曾表示：“月球上的一天相當(dāng)于地球上一個(gè)月，夜晚溫度最低時(shí)達(dá)到零下180多攝氏度，白天溫度大都在100攝氏度以上。這對(duì)電子元器件是一個(gè)巨大考驗(yàn)。”

嫦娥三號(hào)、四號(hào)、五號(hào)月球探測器作為在探月工程中在月面工作的大國重器，其中許多關(guān)鍵部件需要由不同的材料連接。在異質(zhì)材料的連接部位，材料需要在一系列復(fù)雜苛刻的環(huán)境下服役。選好異質(zhì)連接所用材料，研發(fā)出異質(zhì)材料連接工藝，需要攻克一個(gè)個(gè)技術(shù)難關(guān)。有研集團(tuán)有研工研院異質(zhì)連接材料與技術(shù)研究所就是在攻克這些技術(shù)難關(guān)中，將“有研密碼”嵌入了大國重器。

“世上無難事，只要肯登攀。”

在嫦娥三號(hào)項(xiàng)目攻關(guān)中，異質(zhì)材料連接項(xiàng)目組首次面臨月球表面“劇烈變化的熱環(huán)境”及“月夜無法提供電源供給”的技術(shù)難題，但是國內(nèi)現(xiàn)有材料不能滿足要求，需自主研制。他們經(jīng)過數(shù)月“白加黑”、“五加二”的緊張工作，最終突破了該材料研制技術(shù)瓶頸，提出并確立了新的技術(shù)路線，使熱耦合界面的熱阻減少80%以上，解決了嫦娥三號(hào)系列熱控技術(shù)難題，并按節(jié)點(diǎn)保質(zhì)、保量及時(shí)交付產(chǎn)品，為嫦娥三號(hào)任務(wù)的成功實(shí)施作出了應(yīng)有貢獻(xiàn)。他們也因此獲得了國防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)和中國航天科技集團(tuán)公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

相比于嫦娥三號(hào)，嫦娥四號(hào)面臨著夜間環(huán)境更冷的長時(shí)低溫挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，急需一種輕質(zhì)、耐壓、耐振、耐腐蝕、有高傳熱能力，能適應(yīng)大溫差交變的材料。國內(nèi)仍無此類材料，急需自主研制。在時(shí)間緊、難度大、任務(wù)重的情況下，他們自主研發(fā)了適用于月背環(huán)境的關(guān)鍵材料，突破了六項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)，確保嫦娥四號(hào)任務(wù)的勝利完成!其中，兩項(xiàng)熱控技術(shù)為國際首創(chuàng)，項(xiàng)目組申請(qǐng)并獲授權(quán)國家發(fā)明專利4項(xiàng)，并獲得2019年中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。

嫦娥五號(hào)的成功發(fā)射，開啟了我國首次地外天體采樣返回之旅。在嫦娥五號(hào)的關(guān)鍵部件研制中，他們解決了鋁合金/不銹鋼管路高強(qiáng)、耐壓、氣密焊接技術(shù)難題。(張小勇 陸艷杰 崔爽)