多种材料与载荷应用于中国空间站梦天实验舱
转自：中国科技网
科技日报记者王春
10月31日，中国空间站梦天实验舱在海南文昌航天发射场由长征五号B遥四运载火箭发射升空。据悉，梦天实验舱里的部分“黑科技”诞生于中国科学院上海硅酸盐研究所。该研究所承担了高温材料科学实验柜、高温隔热屏、16环路高导热氮化铝绝缘散热陶瓷组件等多种材料与载荷的研制和生产任务。
上海硅酸盐所联合中科院国家空间科学中心、中国航天科技集团兰州空间技术物理研究所、中科院沈阳自动化所、中科院金属所，牵头承担了空间站高温材料实验柜任务。空间站高温材料实验柜由控制模块、高温炉模块、批量样品管理模块、X射线透射成像模块组成，是集材料制备、加工、原位检测、实时观察和诊断于一体的综合性自动化实验系统。团队经过6年攻关，攻克了低功耗高效长寿加热技术、高温材料制备温场精确控制技术、批量样品自动化管理技术、X射线透射成像实时观察技术、多功能样品盒在线测量技术、旋转磁场、主动冷却等多项关键技术，研制了初样电性件、初样鉴定件和正样产品。
高温材料柜最高加热温度达1600℃、温度稳定度±0.25℃、最大温度梯度150℃/cm、批量自动化管理16支样品等多项技术指标优于国际空间站同类实验装置。
X射线透射成像实时观察是高温材料柜的特色，是国际上首次在空间站上行X射线实验装置，并达到了20fps成像速率下5um的分辨率先进技术指标，可实现材料熔融凝固过程的动态实时成像与实时观察。
高温材料实验柜支持在太空中开展高温金属与合金材料、先进半导体材料、功能晶体材料、陶瓷及复合材料、纳米材料、生物材料、能源材料、新型材料等研究。上海硅酸盐所高温材料实验柜研制团队对每个上行样品在地面进行了大量的匹配实验，并设计了具有抗力学振动功能的3个高温材料样品货包。首批样品完成在轨试验后，有望获得若干具有价值的原创性的空间科学研究成果。
研制的梦天实验舱高温隔热屏具备重量轻、真空当量导热系数低等特点，有效解决了梦天实验舱发动机热隔绝的难题，保障了实验舱的正常工作。同时，为解决梦天实验舱内部功率设备散热的难题，舱体外表面大面积应用了上海硅酸盐所研制的KS-ZA无机白漆热控涂层，作为梦天实验舱表面散热的皮肤。
此外，上海硅酸盐所研制的16环路高导热氮化铝绝缘散热陶瓷组件（关重件）解决了问天实验舱、梦天实验舱大功率滚环模块电传输装置因热耗散引起的传输效率下降问题，保证了实验舱主太阳翼发电收集效率，为后期空间站在轨试验提供电能保障。