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亚博拜仁合作伙伴:硬核!交大智慧助力“问天”逐梦苍穹

2022-07-29 414

北京时间2022年7月24日14时22分,在中国文昌航天发射。ふ魑搴臖遥三运载火箭将中国空间站首个实验舱—问天实验舱,精准送入预定轨道,任务取得圆满成功。

问天实验舱是我国空间站的首个实验舱。实验舱体型巨大、功能强大、结构复杂、指标先进,凝结着无数人的智慧与心血。其中,上海交通大学、金属基复合材料国家重点实验室为助力我国空间站“问天启航“迫切需求的轻质高强多功能金属基复合材料的研制和供给作出了重要的贡献!

超长翼展,刷新国内太阳翼最大面积纪录

7月25日3时13分,问天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口,问天实验舱的太阳翼成功展开,为问天实验舱的工作提供了所需的电力保障!问天实验舱的太阳能翼,是空间站工作与生活电力的主要来源,除了供空间站内的设备使用,还要存储电能,是问天实验舱不可缺少的能量来源。而支撑太阳翼工作的展收机构的材料必须具有轻质高强、高模量、高耐磨,并且在温度变化下,材料和机构必须具有尺寸稳定性,以保障和支撑太阳翼在复杂苛刻的空间多场服役条件下正常工作!

随着更多的科学实验任务开展,空间站对材料性能的需求也成倍增加。相较于天和核心舱,问天实验舱的太阳翼的长度更长、面积更大、承载要求更高、服役工况更加严苛,带着这样大的一对“软翅膀“进行交会对接,控制难度之高堪称空前。

问天实验舱的太阳翼的展收和支撑机构上采用了上海交通大学、金属基复合材料国家重点实验室研制的十数种规格、数百件轻质高性能多功能铝基复合材料及构件,支撑了目前我国研制的最大面积可展收柔性太阳翼,单翼全展开状态下长达27米,面积可达138平米,不管是展开面积还是供电能力,全新升级后的“翅膀“都达到了天和核心舱太阳翼的两倍之多,可以每天为空间站工作和生活所必须的电能,产生的电能足够普通家庭使用一个月,有力的保障了空间站多个实验载荷项目的同步运行,刷新了我国航天器在轨使用太阳翼的纪录。

轻质高强,“材“助问天逐梦苍穹

为了研制支撑问天实验舱这样巨大规模的航天器的太阳翼展收和支撑机构用轻质高强多功能的金属基复合材料,上海交通大学、金属基复合材料国家重点实验室张荻教授、欧阳求保教授团队针对空间站太阳翼展收机构对材料综合性能的苛刻要求、在已有的应用基础研究上,通过深入系统从材料的设计优化、复合制备、成型加工以及模拟实际服役环境开展了应用基础研究,进一步对材料及构件的复合工艺、加工成型等持续优化研究,勇于创新突破,克服了各种难以想象的困难,付出了极其艰苦的努力,创制出了满足我国空间站太阳翼展收机构迫切需求的轻质高强多功能铝基复合材料,并已成功应用于2021年4月29日我国空间站“天和核心舱“的太阳翼展收机构,这是该团队继“天和核心舱“成功发射以后,再一次助力我国空间站组合体完成承前启后的迈向航天强国的宏伟目标。

问天实验舱的太阳翼不仅面积远大于天和核心舱,其设计要求也更加严苛。此次太阳翼的展开将分“两步走“共七个步骤进行,期间还会有一次“中场休息“,全程历时80分钟。需要完成展开、锁紧、再展开、再锁紧的“高可靠可重复展收“的硬核技术动作,同时还要承受问天实验舱与空间站组合体交会对接时产生的碰撞冲击载荷。在后期空间站服役过程中,问天实验舱太阳翼要通过双自由度同时转动实现24小时不间断追踪太阳,以确保最高状态的发电效率。因此,问天实验舱太阳翼对其伸展机构的关键用材提出了更刚、更韧、耐磨、抗冲击、同时具备尺寸稳定性的苛刻的综合性能需求。金属基复合材料国家重点实验室的张荻、欧阳求保研究团队通过常年累月的科研攻关,为问天实验舱打造“收放自如、刚柔并济“的骨架提供了关键材料及构件保障,时刻确保“电力在线“。

张荻教授、欧阳求保教授团队自主研发,针对制约我国航天用非连续增强金属基复合材料制备科学中复合调控难、界面匹配难、形变加工难等难题,开展了长期、系统、深入的基础研究和应用基础研究,并持续提升各项材料性能,形成了高性能铝基复合材料的批量、多品种研制和生产能力,期待上海交通大学、金属基复合材料国家重点实验室为实现中国的航天强国之梦作出更大贡献!

撰稿:亚博拜仁合作伙伴

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