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2021年5月15日上午8時(shí)左右，我國“天問一號(hào)”著陸器確認(rèn)成功降落火星，著陸器上搭載的是我國首輛火星車——“祝融號(hào)”?！白Ｈ谔?hào)”在環(huán)火軌道遨游數(shù)月后，終于從“天問一號(hào)”飛船中分離并下降，踏上了火星的土地。我國首次火星著陸任務(wù)的背后，有著上海交大金屬基復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料技術(shù)的應(yīng)用與支撐。

身輕骨韌，為“祝融”保駕護(hù)航

“祝融號(hào)”并不是金屬基復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與火星探測任務(wù)的初接觸，團(tuán)隊(duì)“結(jié)緣”火星要追溯到“天問一號(hào)”。早在2020年7月，成功發(fā)射的“天問一號(hào)”火星探測器上就應(yīng)用了張荻、歐陽求保團(tuán)隊(duì)研制的新型碳化硅鋁基復(fù)合材料機(jī)殼。在助力“天問一號(hào)”成功升天后，團(tuán)隊(duì)又接續(xù)為“天問”的火星車——“祝融號(hào)”保駕護(hù)航。

“祝融號(hào)”的著陸任務(wù)看似并不復(fù)雜，實(shí)則危機(jī)四伏。著陸之前，“祝融號(hào)”如流星一般高速下降，著陸器與火星大氣層劇烈摩擦，表面溫度急劇升高，在高熱狀態(tài)下與大氣層發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。著陸后，火星上的空氣稀薄又寒冷、晝夜溫差大，平均溫度只有零下63攝氏度，環(huán)境就像是地球上荒蕪的戈壁灘，表面坑坑洼洼，還經(jīng)常會(huì)發(fā)生沙塵暴等極端天氣。

攜帶設(shè)備多、任務(wù)重、著陸任務(wù)艱險(xiǎn)、服役環(huán)境惡劣……面臨著重重考驗(yàn)，“祝融號(hào)”任務(wù)能否成功，其火星車所采用的的材料尤為關(guān)鍵。

張荻教授、歐陽求保教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)火星探索任務(wù)的需求，通過長期積累的基礎(chǔ)理論研究成果指導(dǎo)和不斷優(yōu)化材料設(shè)計(jì)和制備。所研制出的新型碳化硅鋁基復(fù)合材料構(gòu)件具有重量輕、強(qiáng)度高、剛性好、寬溫度范圍下尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，可有效減輕機(jī)構(gòu)重量，提高剛性，適應(yīng)火星上的溫差變化，應(yīng)用于探測器的高精密儀器上，滿足了“祝融號(hào)”上的高精密探測儀器長時(shí)間運(yùn)行時(shí)對(duì)某關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的輕質(zhì)高強(qiáng)多功能金屬基復(fù)合材料需求，為“祝融號(hào)”安全著陸的高精密探測儀器用的材料保障作出了重要貢獻(xiàn)。

從月球到火星，團(tuán)隊(duì)征程閃耀星海

自2010年起，金屬基復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張荻教授、歐陽求保教授團(tuán)隊(duì)就持續(xù)為我國“嫦娥”系列提供了多種規(guī)格、輕質(zhì)、高剛性、高品質(zhì)、多功能新型碳化硅鋁基復(fù)合材料構(gòu)件，其中，探索月背的“玉兔二號(hào)”月球車關(guān)鍵構(gòu)件上也有團(tuán)隊(duì)科研成果的身影。為滿足火星探測任務(wù)的特殊要求，團(tuán)隊(duì)在已有研發(fā)出的新型碳化硅鋁基復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化，進(jìn)一步研制出適用于“天問一號(hào)”火星探測器的材料，滿足了火星探測器長時(shí)間運(yùn)行時(shí)對(duì)某關(guān)鍵機(jī)構(gòu)材料需求。另外，該材料也在多顆“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星上成功應(yīng)用。

從月球到火星，張荻教授、歐陽求保教授團(tuán)隊(duì)的研究成果隨著我國太空探索的征程，閃耀在億萬公里外的星海。這些中國行星探索史上的里程碑，驗(yàn)證了金屬基復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為滿足國家航天重大工程的迫切需求所取得的科研成果的高水平和高品質(zhì)?？萍寂d則民族興，科技強(qiáng)則國家強(qiáng)。金屬基復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)秉著求真務(wù)實(shí)、探尋真理的嚴(yán)謹(jǐn)科研態(tài)度，面向國家重大需求和復(fù)合材料學(xué)術(shù)前沿，理論聯(lián)系實(shí)踐，基礎(chǔ)指導(dǎo)應(yīng)用，為中國航天的衛(wèi)星導(dǎo)航、深空探索、高層次宇宙探索貢獻(xiàn)交大力量。