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高性能复合材料将守护“天问一号”探访神秘火星
浏览次数:149   信息来源:中国复合材料学会发布时间::2020-09-18

   

723日,长征五号遥四运载火箭成功发射,将火星探测器天问一号送入预定轨道,火星之旅正式启航。接下来,天问一号最重要的步骤之一就是着陆,众所周知,探测器着陆要在极短的时间穿越火星大气层,经历恐怖七分钟。在这7分钟里,探测器高速进入大气层,与大气层摩擦会使其表面温度急剧升高,就如同一颗流星一样经历高温灼烤;由于火星大气成分的特殊性,其中二氧化碳占95%,氮气占3%,在高热状态下会发生更加复杂的物理化学反应,使得着陆环境更加严苛,因此,着陆过程中需要高效的防热结构对探测器进行保护,以保证其完好无损。可以说着陆防热技术是保证探测器安全着陆的关键,直接关系任务成败。

航天材料及工艺研究所根据探测器形状、不同部位所承受的气动载荷及热流密度的不同,量体裁衣研制了三种防热复合材料,在气动加热最严重的大底结构及大底拐角部位采用了超轻质的蜂窝增强低密度烧蚀防热材料,此次采用的是改进的新型超轻质蜂窝增强低密度烧蚀防热材料,跟它的前辈相比,该材料强度更高、密度更低;在需要维持探测器整体形状的上下边缘和结构支撑部位采用了连续纤维增强中密度防热材料,该材料使用了三元长纤维组成的SPQ纤维布增强体系,并将轻质填料引入到连续纤维增强的预浸料中,实现了连续纤维增强烧蚀防热材料的轻质化;在气动加热较为缓和的背罩部位采用了防热涂层材料,其基本热物理性能达到国际先进水平,不仅隔热性能优良,对着陆器的减重也起到了重要作用。这三种材料协同作战,将守护天问一号安全着陆,探访神秘火星。