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航天材料及工艺研究所91车间防热材料研制团队:

为神舟飞船返回舱披上“防热衣”


    □ 中国妇女报全媒体记者 富东燕

    “自80年代起,这个团队先后承担了神舟飞船返回舱、嫦娥五号返回器、天问一号火星探测器等系列空间探测用高性能轻质防热材料和防热结构的研制和生产任务……”让中国妇女报全媒体记者想不到的是,这样一支为载人航天工程做出巨大贡献的团队,竟然是个只有七八个人的科研团队——航天材料及工艺研究所91车间防热材料研制团队。

    “别看我们人不多,在大家心无旁骛的工作状态下、在我们的精诚合作下,我们的战斗力是很强的。”团队主要负责人梁馨肯定地说。

    记者了解到,防热材料研制团队始于80年代,目前有8人,其中以女性为主。这支团结的队伍秉承航天人一贯的宝贵品质和优良作风,在防热材料研发方面屡创佳绩,先后荣获国防科技进步一等奖,航天科技集团技术发明一等奖,2013年全国巾帼文明岗,航天科技集团金牌班组等多项殊荣。

    责任大,难度更大

    空间探测器为什么需要防热材料?团队成员邓火英介绍,空间探测器进入地外天体或者返回地球表面时,由于速度极快,探测器表面将产生大量的热,必须进行防热材料的保护才能安全着陆,尤其是神舟飞船,该项关系着返回舱能否按时顺利飞行,能否顺利安全返回。

    “防热材料和防热结构的安全可靠直接决定了航天员的生命安全,所以我们的责任不言而喻。”邓火英表示。

    责任重大,而难度更大。

    据邓火英介绍,神舟返回舱用的烧蚀材料必须同时要满足力学、烧蚀防热、隔热、高低温交变、高可靠等性能,且由于空间探测需求,要求防热材料和防热结构极致轻量化,达到了为每克重量减轻而奋斗的程度,在这样的要求下又要保证安全可靠,其难度之大远远超出了想象。

    在这样的背景下,该团队以常人难以企及的细致、严谨和缜密,对几十种原材料进行了成百上千种配方设计、筛选及无数次试验。团队成员团结合作、不懈努力,经历了数不清的通宵达旦的技术攻关,最终保证了返回舱的防热材料性能和防热结构的外型装配精度满足设计要求,顺利通过了历次飞行考核试验。团队研制的蜂窝增强低密度材料成功应用于神舟飞船返回舱的热防护,为神舟飞船返回舱披上了安全可靠的“防热衣”。

    后续,为实现返回舱减重以提高有效载荷的终极指标,团队总结分析以往的返回舱各项实验数据,提出创新方案,经过大量的分析论证、性能考核等工作,成功实现减重8公斤以上的“战绩”。

    “从神舟一号到现在的神舟十二号,返回舱用的烧蚀材料都是由我们团队设计研发的。团队里的凌英和王振河两位老同志全程经历了这一过程,老一辈航天人的坚守和付出更值得敬佩。”梁馨赞许道。

    必须做到100分,没得商量

    在防热材料研制团队目前的8人中,分为老、中、青三代。工作了十几年的梁馨和邓火英,算是中年一代,她们赶上了技术创新的关键时期。

    技术创新即嫦娥五号防热材料的研制。梁馨表示,神舟飞船是地球轨道返回,而嫦娥五号是月球轨道返回,即所谓的第二宇宙速度返回。速度的加快意味着温度的升高,对材料的耐热性能要求就更高,同时减重的要求也更加苛刻,“这对我们是一个巨大的挑战。”

    梁馨进一步解释,虽然有神舟飞船防热材料的基础,但在材料优化的过程中,每一小点的变化都会带来新的问题,所以我们会尽可能地预先把可能遇到的风险都识别出来。识别不出来的,在发现问题后就要尽快去寻找解决方案,攻克难题。

    “为了达到这个目标,要求我们在平时的工作中要十分地严谨。”梁馨强调,比如做一件事情,100分满分,一般达到90分就算达标,但我们做防热材料的,必须做到100分,没得商量,因为每个微小的细节都会产生一定的影响。同时,空间环境的防热材料特别强调材料的匹配,如何在各个制约的条件下寻找到平衡点也是很难的一件事。

    嫦娥五号防热材料的研制,给团队留出的时间很短,“时间紧,任务重,我们那时候基本上没有休息,每天都在不停地做实验。”邓火英回忆说,经过大家的共同努力终于做完一轮防热材料后,在重量方面又提出了更高的要求,“于是我们又马上去实施第二轮的方案,相当于重新再来。”

    “所以每变一个小点,都可能带来新问题,即使99%都是继承的,1%是变化的,这1%也会带来新的问题。”梁馨感慨。

    在整个研制过程中,团队遇到了无数的问题,经历了数不清的技术攻关,包括大底、侧壁、拐角等不同部位防热材料的设计、材料之间热匹配性能优化、成型工艺、地面试验考核验证等一系列问题。

    最终,团队成员全力以赴,在规定时间内突破了月球轨道返回的防热材料关键技术,为我国嫦娥五号的安全着陆奠定了坚实基础,并首次实现我国地外天体取样返回,技术水平达到国际领先。同时,团队掌握了以二氧化碳气氛为主的火星大气的防热材料技术,为我国天问一号火星探测活动的顺利实施保驾护航。

    心无旁骛地做事,是每个人的工作状态

    除了对工作要高度的严谨,团结合作至关重要。

    2014年加入团队的方洲对此感受很深,“我在清华学习的时候,经常是一个人搞自己的研究,来到这个团队后,我充分体会到团队的力量。很多时候,一个人的思考会陷入死胡同,而大家一起讨论、一些协作,经常可以碰撞出‘火花’。团队的科研气氛非常好。”

    “防热材料是一个系统工程,只有团队的精诚合作才能让这个工作最终完美地呈现在祖国的航天事业上。”梁馨表示,团结、细致、创新、高效,是老一代航天人留下的精神财富,更是每个人秉承的信念。

    “我觉得载人航天精神的内涵,在我们这里特别贴切,我们每个人都是这样——特别能吃苦,特别能战斗,特别能攻关,特别能奉献。”邓火英直言,“心无旁骛地做事”是团队每个人都认同的工作状态。

    就是这样一个脚踏实地的小团队,几十年来,在轻质防热材料及防热结构研究方面锐意进取,在运载火箭的防热结构轻量化方面作出贡献,并承担了十余项预先研究工作,申请发明专利30余项,发表论文20余篇,获得多项科技奖项。

    “在团队里,成员与团队共同成长,载人航天精神和科技创新精神不断传承。”邓火英的话说出了每个人的心声,“为祖国的飞天梦贡献一己之力”早已成为每个人责无旁贷的使命。

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