刊登日期 : 2021-04-16
「天問一號」進入火星軌道後，接下來的挑戰就是在火星着陸和巡視。在這兩個階段，「天問一號」的着陸器和火星車要面對超過1,200度和零下130度的極端高低溫考驗，而為它隔熱，又替它保暖的，是中國科技工作者獨立研發的兩種新型納米氣凝膠。
最輕固體 氣凝膠比空氣還輕
氣凝膠是一種具有納米多孔結構的輕質材料。簡單來說，它密度極低，空氣可佔其成份的99.8%，所以重量非常輕，整體甚至可以比同體積的空氣還要輕，是目前世界上最輕的固體。
由於光線可以從氣凝膠中間穿過，令它呈半透明狀，看起來就像是被凍結了的藍色煙霧，頗有虛幻感，有人便將之稱為「藍煙」。
氣凝膠除了超輕外，還是導熱系數最低的固體，只為靜止空氣的一半，也就是能最大限度地阻隔高熱和低溫，這箇中涉及孔隙率和結構等尖端科學問題。但容易理解的是，這種物料在航空航天領域具有極高的應用價值。
其實氣凝膠的出現已有數十年，只是一直屬於尖端科技範疇，應用範圍也不也廣，大眾亦對此較陌生。
為探索火星研發一代氣凝膠
而中國航天工業開始研究這種材料大約始於21世紀之初，並陸續開發出新產品，例如「長征五號」火箭、「天舟一號」飛船等，便有使用氣凝膠作為隔熱物料。
其中在「天舟一號」任務中，氣凝膠被做成真空隔熱板安裝在低溫鎖櫃中，在飛船裏搭建出「超級冰箱」。
至2014年，為了面應對探測火星所對的更惡劣還境，中國航天科工三院306所開始研發新一代氣凝膠材料，這就是現在用於「天問一號」的黑科技。
該院的工作人員指出，「天問一號」在着陸火星階段，會面臨「極熱」考驗，這時着陸引擎產生的熱量，會使周圍的溫度達到1,200度。為此研究人員嘗試了不同配方，並經反覆論證和實驗，終於自主研發出一種新型納米氣凝膠，只要用上12毫米的薄薄一層，就能把「天問一號」身後溫度大幅降至低於110℃ ，作用就像消防員所穿的防火服。
氣凝膠助火星走得更快更遠
此外，當「天問一號」火星車開始在火星表面巡視時，它面臨的是零下130度的「極寒」環境，車上電子儀器設備將受嚴重影響。科研人員又研發出第二種納米氣凝膠物料，用以鋪設在火星車上保溫，這層物料就像登山運動員身上穿的防寒服。
由於納米氣凝膠極輕，用它作為「防寒服」的火星車能輕裝上陣，在動力能源不變下，可以跑得更快，跑得更遠。據悉，美國的火星車上亦有用上氣凝膠，但這些物料肯定是機密。
內地傳媒稱，306所針對「天問一號」的研製工作已暫告一段落，不過科研人員仍密切關注「天問一號」的任務進展，特別是它着落火後的回傳數據，科研人員將整理和分析，作為後續材料性能優化的參考。
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