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嫦娥系列衛星探月成功，探秘它們“衣服”背后的科技原理
2021年03月03日 14:28:39
來源：化工儀器網 點擊量：5816
2020年12月17日凌晨，“嫦娥五號”返回器攜帶月球樣品以接近第二宇宙速度返回地球，按照預定方案降落在內蒙古四子王旗著陸場。這是人類探月歷史60年來由中國人書寫的又一壯舉，標志著中國探月工程“繞、落、回”三步走收官之戰取得圓滿勝利。
【化工儀器網 時事熱點】2020年12月17日凌晨，“嫦娥五號”返回器攜帶月球樣品以接近第二宇宙速度返回地球，按照預定方案降落在內蒙古四子王旗著陸場。這是人類探月歷史60年來由中國人書寫的又一壯舉，標志著中國探月工程“繞、落、回”三步走收官之戰取得圓滿勝利。
嫦娥工程是一個由中國國家航天局啟動的探月試驗，于2004年3月1日啟動，是中國第一個探月工程。該工程主要任務是獲取月球表面三維影像，分析月球表面有用元素含量和物質類型的分布特點，探測月壤特性，探測地月空間環境。
從2007年“嫦娥一號”的登陸成功到2020年的“嫦娥五號”成功返回，嫦娥系列衛星一直是航天科研事業的重點，也是人們關注的焦點。那么從地球飛到月球，嫦娥的外殼設計有哪些亮點呢？它的“衣服”背后包含哪些科技呢？
一套全方位“護甲”
在每個航天器上都有一套經過精密計算、設計的熱控制系統，它包含熱控涂層、熱防護材料以及熱管等。當航天器一旦沖出大氣層，就會受到紫外線、高能粒子、原子氧等環境的侵蝕，其中，溫度變化帶來的影響是為顯著的。而這套“護甲”不管外部的環境變化多么劇烈，這套系統都能使航天器內部維持在一定的溫度范圍，保證艙內儀器設備正常工作。
量身定制的熱控涂層
人造衛星表面涂覆著一種具有特殊功能的涂層材料，叫作熱控涂層。它專門用來調控固體表面的熱輻射性質，從而達到熱控制的目的。
嫦娥探測器和玉兔巡視器所使用的熱控涂層多達20余種，研制工藝和吸收輻射比各不相同。這些材料的應用確保了航天器各儀器設備在晝夜溫差高達300攝氏度的環境中依然正常運轉。
發動機的“裙子”別具一格
除了熱控涂層，人造衛星里還有另外一種熱控材料是多層隔熱材料。
當探測器飛到月球附近的時候，要實現繞月飛行，就必須對它進行“剎車”，從而被月球吸引力捕獲。在下降的過程中，不能利用空氣摩擦實現減速，而需要用反推力來實現減速降落。所以當該發動機工作的時候，高溫度可以達到1400多攝氏度，而它周圍的儀器設備的工作溫度卻需要維持在幾十攝氏度。因此，必須將這兩者在溫度上隔離開。
解決方案就是在發動機的外圍給它穿一條“裙子”，也就是高溫多層隔熱材料。這條“裙子”的厚度只有1厘米，由20多層特殊材料組成，穿上它，就在發動機和周圍的電子元器件之間形成了一道熱屏障。哪怕“裙內”燃燒室和噴管的溫度超過1000攝氏度，“裙外”的溫度也不會超過100攝氏度，從而確保了探測器的正常工作。
有效防止冷焊現象
航天器的供電系統——太陽能電池陣列帆板，在這個帆板的接觸支點上還有一種特殊的功能涂層，叫作高摩擦抗冷焊涂層。
“高摩擦”，顧名思義就是指這個涂層具有很高的靜摩擦系數。“冷焊”是指在高真空條件下，金屬固體表面失去所吸附的氣體，相互接觸時會發生不同程度的黏結現象。因此，我們要在接觸支點上涂覆一種具有高摩擦系數且不易發生冷焊的陶瓷涂層，有效防止冷焊現象的發生。
變色龍般的未來涂層
為了在較長的時間內保持性能穩定，熱控涂層的使用壽命將達到10年、20年甚至更長。輕量化則是為了增加航天器的有效載荷。在總重量不變的情況下，航天器要進行“瘦身減重”，這樣才能帶更多的東西上天。目前我們已經在世界上輕的合金——鎂鋰合金上成功研制出了一種新的熱控涂層，并且得到了成功應用。
多功能化是指為了應對不同的工作環境，航天器的熱控涂層同時還具有防靜電、自清潔等其他功能。
前面所說的各種涂層的吸收輻射比是固定的，所以，航天器的不同部位必須選用不同的材料；而智能熱控涂層可以隨著航天器表面的溫度不同而變化，實時自動對周圍的環境進行響應，就像變色龍一樣。（資料參考：新華網）
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