揭秘嫦娥六号的“华服”：中科院黑科技涂层助力月背探秘
揭秘嫦娥六号的“华服”：中科院黑科技涂层助力月背探秘
2024年5月3日，嫦娥六号搭乘长征五号遥八运载火箭，从中国文昌航天发射场启程奔赴月球背面，执行人类首次月背采样返回任务。在这次具有里程碑意义的探月之旅中，有一项看似平凡却至关重要的技术功不可没——由中国科学院上海硅酸盐研究所研制的各类高科技涂层。
月球是一个极端恶劣的环境，昼夜温差高达300多摄氏度。为了确保各类精密仪器设备在这样的环境中能够正常工作，嫦娥六号采用了上海硅酸盐研究所研制生产的多种高科技涂层，犹如给探测器穿上了各种“华服”。
“量身定制”的热控涂层
热控涂层是嫦娥六号最重要的一套“华服”。它是一种涂覆在材料表面，专门用来调整固体表面热辐射性质从而达到热控制目的的表面材料。上海硅酸盐所特种无机涂层研究中心高级工程师孟佳将热控涂层比喻为航天器的“高端私服”，需要根据不同的部位“量身定制”。
“在航天器的不同部位，我们需要选择具有不同吸辐比的热控材料，再配合其他热控措施，才能使各个部位都达到合理的温度范围。”孟佳说。针对嫦娥六号不同部位，上海硅酸盐所采用了多种工艺研制、具有不同吸辐比的无机热控涂层多达10余种，这些材料可确保航天器各仪器设备在极端环境中能够正常运转。
“裙子”里的隔热奥秘
7500N变推力发动机是嫦娥六号关键的刹车装置。当发动机工作时，最高温度能达到1400多摄氏度，而它周围的仪器设备工作温度却需要同时维持在几十摄氏度左右。为了将这两者在温度上隔离开，上海硅酸盐所研制了一种特殊的高温多层隔热材料。
“我们在发动机的外围套上了一条‘裙子’，这就是高温多层隔热材料。”特种无机涂层研究中心正高级工程师于洋形象地描述道，“这条裙子厚度仅为1厘米，由20多层特殊材料组成，能在发动机与周围电子元器件之间形成一道热屏障，哪怕裙内的燃烧室和喷管温度再高，裙外的温度也不会超过100摄氏度，确保嫦娥六号探测器的正常工作。”
“自愈”能力的高温抗氧化涂层
嫦娥六号装配的十几个推力不等、方向各异的姿控发动机推力器喷管上，还涂覆了微米级硅化物体系的高温抗氧化涂层。这种涂层具有独特的“自愈”能力。
“在发动机点火的时候，在高温氧化环境下，硅化物氧化后在涂层表面生成一层连续的、致密的玻璃态氧化硅，能有效隔绝进一步氧化。”研究人员解释道，“另一方面，生成的氧化硅在高温下可以流动，自动弥补涂层氧化过程中产生的裂纹、孔洞等缺陷，这就像是人体血小板的‘止血自愈’能力，非常巧妙！”
七年磨一剑的科研攻关
嫦娥六号产品大部分与嫦娥五号同期投产，从诞生到发射已有7年时间。为了确保这些“华服”在长时间储存后仍能保持最佳状态，上海硅酸盐所特种无机涂层研究中心的科研团队付出了巨大努力。
“嫦娥六号的一些载荷设备已生产了七八年，能否保持‘冻龄’状态并运转如初，是科研团队面临的最大挑战。”特种无机涂层研究中心研究员宋力昕说。为了确保万无一失，科研团队定期对设备进行检测，甚至对部分器件进行了更换和重新组装。
上海硅酸盐所的科研人员们，用他们的智慧和汗水，为嫦娥六号打造了一套套精良的“华服”，使其能够在极端恶劣的月球环境下顺利完成任务。这些看似平凡的涂层技术，实则是中国航天事业不断进步的重要基石，展现了中国在航天科技领域的实力和匠心精神。