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一塊航天玻璃的“極限突破”

作者:記者 汪子旭 郭雅茹 2023-07-05 13:15 來(lái)源:經(jīng)濟參考報 次閱讀
 
一塊航天玻璃的“極限突破”

厚度只有0.03毫米,相當于人類(lèi)頭發(fā)絲的三分之一;不僅能彎曲成筒不斷裂,而且能承受幾百攝氏度的瞬間溫差交變……這是我國最新研制成功的高強度高透光抗輻照玻璃蓋片,實(shí)現了我國航天特種玻璃領(lǐng)域的又一項重大技術(shù)突破。

  航天玻璃是航天器不可或缺的“護身鎧甲”。從只能依賴(lài)進(jìn)口到牢牢把技術(shù)握在自己手里,厚度從0.1毫米降到0.03毫米,航天玻璃制造工藝突破國外壟斷,不斷實(shí)現極限突破,為我國航天事業(yè)發(fā)展貢獻力量。

  在位于秦皇島市經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區的星箭公司熔制車(chē)間內,調和好的硅原料放進(jìn)熔窯,經(jīng)過(guò)30個(gè)小時(shí)的熔制,變成了一塊塊晶瑩剔透的玻璃。再經(jīng)過(guò)磨砂、拋光、切片、質(zhì)檢等工序,一塊塊特種玻璃基片將正式下線(xiàn)。

  在2003年以前,我國用于航天器溫控系統的OSR(二次表面鏡)玻璃基片需要以每片300多元的高價(jià)從國外進(jìn)口,不但價(jià)格貴,質(zhì)量還難以保證。

  “為了打破國際壟斷,星箭公司下定決心拿出自己的產(chǎn)品,研發(fā)人員從配方、制造工藝等方面不斷試驗,每年將7%至10%左右的銷(xiāo)售收入投入研發(fā)?!毙羌径麻L(cháng)盧勇告訴記者。

  實(shí)現國產(chǎn)化并非易事。盧勇介紹,航天玻璃首先要解決抗輻照的問(wèn)題,保護航天器不受太空多種有害輻照侵害。在此前提下,還要實(shí)現減重,節約發(fā)射成本的同時(shí)為航天器攜帶更多的實(shí)驗儀器設備提供空間。這就給研發(fā)帶來(lái)了很大難度。

  “抗輻照和減薄本身是矛盾的,減薄就會(huì )引起抗輻照玻璃能力不足、產(chǎn)品易碎?!北R勇說(shuō),為了在十幾項“互相打架”的技術(shù)指標上尋求突破,科研人員進(jìn)行了成百上千次的試驗,經(jīng)過(guò)一次又一次的熔化、檢測,最終研發(fā)成功并于2010年實(shí)現國產(chǎn)化,在質(zhì)量穩定的前提下,價(jià)格降至國外的十分之一。

  “從公司成立到現在,我們沒(méi)有引進(jìn)過(guò)國外的設備,也沒(méi)有購買(mǎi)過(guò)國外的技術(shù)?!北R勇說(shuō),只有把技術(shù)握在自己手里,才不會(huì )受制于人,中國的航天器才能披上中國自己的“護身鎧甲”。

  如今的星箭公司,擁有11項發(fā)明專(zhuān)利,2項實(shí)用新型專(zhuān)利,小小的玻璃片在他們手中變得越來(lái)越薄、韌性越來(lái)越高、抗輻照性能越來(lái)越好,部分產(chǎn)品接近或達到國際先進(jìn)水平。

  “中國空間站上總共使用了星箭特種玻璃40余萬(wàn)片,比以往的常規產(chǎn)品減重20%左右。其中,夢(mèng)天實(shí)驗艙能源系統中采用的太陽(yáng)電池帆板輕量化柔性抗輻照玻璃蓋片,厚度僅有0.1毫米左右,相當于人的頭發(fā)絲,可以有效減少對太陽(yáng)光的反射,濾去有害紫外線(xiàn),同時(shí)提高太陽(yáng)電池對空間帶電粒子輻射損傷的耐受能力,減少太陽(yáng)電池性能的衰降?!北R勇說(shuō)。

  而星箭此次最新研制的產(chǎn)品厚度從0.1毫米降低到了0.03毫米,相當于在頭發(fā)絲上再“抽絲”,突破了極限。作為技術(shù)儲備,可實(shí)現航天玻璃產(chǎn)品再減重70%以上。

  盧勇說(shuō),為了這一個(gè)小數點(diǎn)的跨越,研發(fā)人員通過(guò)計算空間環(huán)境下的極限值來(lái)不斷調整玻璃配方比例,每次配方實(shí)驗都在一千五六百度高溫的熔化爐旁進(jìn)行,反復熔化、配比。從配方調制到玻璃熔化再到無(wú)瑕疵合成,40多道工序環(huán)環(huán)相扣,每一個(gè)技術(shù)參數的提升都是追求極致的過(guò)程。

  星箭公司已經(jīng)成為中國航天科技集團在同行業(yè)中唯一合格供應商,從“神舟”系列載人飛船、“嫦娥探月工程”系列衛星,到“天宮”系列太空實(shí)驗室、“天問(wèn)一號”火星探測器,中國航天項目一個(gè)又一個(gè)“里程碑”的背后,都離不開(kāi)這家公司生產(chǎn)的特種玻璃。

  “星箭公司在創(chuàng )新路上不會(huì )停步。今后,除了繼續加大研發(fā)力度做好航天特種玻璃外,我們還要進(jìn)一步向特種光學(xué)玻璃深加工領(lǐng)域延伸,航空、航天、深海探測都是我們未來(lái)的主攻方向?,F在我們已經(jīng)開(kāi)始了光學(xué)鍍膜領(lǐng)域的研發(fā),力爭開(kāi)發(fā)出更多填補國內空白的特種玻璃材料,為國家航天事業(yè)作出我們應有的貢獻?!北R勇說(shuō)。


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