頡滿斌

10月31日，空間站夢天實(shí)驗(yàn)艙在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。此次夢天啟程太空，搭載著三臺由中國航天科技集團(tuán)有限公司五院510所（以下簡稱510所）研發(fā)的重要科學(xué)裝置：空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置、X射線透射成像系統(tǒng)和高溫爐及批量樣品管理系統(tǒng)。這些凝結(jié)著科研人員智慧與心血的產(chǎn)品，駛向了太空深處。

空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置作為夢天實(shí)驗(yàn)艙艙內(nèi)的驗(yàn)證項(xiàng)目之一，安裝在航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜內(nèi)。作為獨(dú)立系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)K，是目前國內(nèi)最先進(jìn)的空間能源轉(zhuǎn)換裝置。

負(fù)責(zé)該裝置的高級工程師張安介紹，斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置可將放射性同位素?zé)崮苻D(zhuǎn)換為電能，屬于“動態(tài)”空間同位素電源系統(tǒng)中最先進(jìn)的技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的“靜態(tài)”同位素溫差轉(zhuǎn)換電源技術(shù)，具有高效率、高比功率等顯著特點(diǎn)。目前，國際上尚未開展斯特林熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)的空間應(yīng)用。

張安說，此次空間科學(xué)試驗(yàn)的目的是進(jìn)一步驗(yàn)證在空間環(huán)境下該項(xiàng)技術(shù)的適應(yīng)性及可靠性，獲得該技術(shù)在軌飛行應(yīng)用數(shù)據(jù)，進(jìn)而結(jié)合在軌飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化工程樣機(jī)，加快飛行樣機(jī)的研制，為我國空間先進(jìn)電源技術(shù)的發(fā)展提供技術(shù)支持，為未來“深空探測”計(jì)劃提供技術(shù)儲備。

此次任務(wù)，510所科研人員成功研制了X射線透射成像系統(tǒng)（以下簡稱X射線系統(tǒng)），巧妙地利用X射線透射成像這一目前最先進(jìn)的觀測方法，實(shí)現(xiàn)了在空間環(huán)境中對材料實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行“在線”實(shí)時(shí)觀察，可獲得空間材料樣品制備過程中的固/液界面形態(tài)、界面輸運(yùn)效應(yīng)等實(shí)時(shí)科學(xué)數(shù)據(jù)，對于認(rèn)知材料物理與化學(xué)過程的本征規(guī)律，指導(dǎo)和推動地基材料制備工藝和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

負(fù)責(zé)該裝置的高級工程師孫晉川介紹，X射線系統(tǒng)作為空間站材料實(shí)時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)主載荷，也是“世界第一”臺在載人航天器中使用X射線透射成像原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的科學(xué)裝置。

他說：“在載人航天器環(huán)境中，最核心的焦點(diǎn)是對航天員的保護(hù)，因此如何在資源與空間受限的情況下實(shí)現(xiàn)X射線的完全屏蔽，同時(shí)還能承受隨火箭上行時(shí)的力學(xué)環(huán)境的考驗(yàn)，是擺在科研人員面前的首要難題，也是保證夢天艙安全性的重中之重?！?/p>

科研人員集智群策，勇趟科研“深水區(qū)”，在大量的分析與試驗(yàn)總結(jié)下，設(shè)計(jì)的綜合屏蔽結(jié)構(gòu)，既保證了裝置在火箭上行時(shí)的力學(xué)可靠性，也確保了航天員的在軌安全。同時(shí)成功研制了空間成像結(jié)構(gòu)，使裝置的最高分辨率可達(dá)3μm，最大視場達(dá)30mm×20mm，最大穿透厚度為6mm，滿足絕大多種（類）材料的實(shí)驗(yàn)需求，也使X射線系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了從專用設(shè)備到通用設(shè)備的轉(zhuǎn)變。

在夢天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，510所研制的“天宮八卦爐”——高溫爐及批量樣品管理系統(tǒng)（以下簡稱高溫爐）將神秘、奇幻的中國神話轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。作為實(shí)驗(yàn)艙高溫材料溶固實(shí)驗(yàn)主載荷，高溫爐系統(tǒng)是具有“多溫場聯(lián)動、多功能制備、全自動壓控”等特點(diǎn)的全新綜合型空間材料試驗(yàn)設(shè)備，其內(nèi)部有諸多“黑科技”，精密傳動單元可為系統(tǒng)提供14種試驗(yàn)工況配置，使我國空間材料設(shè)備首次具備溫場“區(qū)熔”功能；全新的材料制備方法，改變了我國同類設(shè)備工況少、功能單一的狀況，打破了國外技術(shù)壟斷；綜合熱控單元給設(shè)備建立了溫度梯度，實(shí)現(xiàn)了材料制備溫度的高穩(wěn)定性，讓航天員們在親自操作時(shí)“手感溫度剛剛好”。