關注全球時事|洞察國際風雲
2025-03-18 17:24 星期二

科学圆桌会|空间力学专家:天舟十号带上天的这组试验,将解决三大“太空烦恼”

时间:2026-05-29 14:58 来源:快讯社

 5月11日8时14分,天舟十号货运飞船载着近6.2吨补给物资,奔向中国空间站,其中有一套试验装置,将“挂”在空间站外完成几项关键试验,任务是:突破极端环境下材料抗磨损、防护与自修复技术的瓶颈。

  这是我们团队20多年来在空间力学领域积累的各项成果,首次来到真实太空场景中进行“大考”。马上就到6月初,团队年轻人开玩笑地说感觉像“梦回高考”。其实当老师的我也很紧张,每天都在关注空间站传回的最新情况,完善各项方案。

  这组试验装置将进行为期一年的在轨测试,其试验结果可能为航天器提供全新防护办法——不再让航天器“被动防御”,而是具备“主动再生”的防护能力。这将为我国未来月球、火星及其他深空探测任务提供核心技术支撑。

  三大科学目标瞄准解决“太空烦恼”

  这些关键试验要解决哪些“太空烦恼”?它们能给人类带来哪些新技术、新理念?

  试验装置部分组件示意。(天津大学供图)

  简而言之,这个在轨试验要实现3大科学目标:空间尘埃防护清除验证、空间材料抗磨损试验验证、空间材料自修复试验验证。也就是让航天器在太空实现“除尘”与“自愈”。

  灰尘和破损,这些事在地球上很容易解决,但在极端、无人值守的太空环境中,一颗尘埃、一道划痕,就可能演变成致命威胁。

  不知大家是否还记得,2018年那场席卷火星的全球性沙尘暴,让“机遇号”探测器的太阳能电池板蒙上了厚厚一层灰,无法充电,并永久失联。

  更早时,阿波罗登月的宇航员发现,月球尘埃细如滑石粉却比玻璃还锋利,钻进仪器造成温度异常,飘进舱内让宇航员咳嗽不止、眼睛刺痛。至于舱外航天服,在多次任务后,手套和关节处总会出现明显的磨损,无法使用。

  正因为这些真实发生过的“太空烦恼”,我们团队提出了这样3个解决办法:

  试验一:给设备表面装上“电学窗帘”

  在太空,航天员不可能天天出舱擦灰。那怎么除尘?我们用了一种叫“电帘除尘”的方法。

  简单说,就是在太阳能电池板玻璃盖片这样的表面下,铺设一层透明的电极。当我们按特定方式施加电场时,电极上方会形成一道移动的电荷“台阶”。这个带电的“台阶”就像一把无形的扫帚,推着尘埃颗粒定向移动,最终从表面“跳离”。

  我们的试验装置上装了一套高分辨率相机,会实时记录尘埃的运动,再通过图像分析,算出除尘效率——到底能扫掉多少灰。

  防护清除原理件展示动图。(天津大学供图)

  未来,一旦验证成功,无论是月球车的太阳能板,还是火星基地的玻璃穹顶,都可以涂上或贴上这样的“电帘膜”,需要除尘时,通上电就行,再也不必航天员亲自出舱“大扫除”。

  试验二:把材料暴露在太空中“磨一磨”

  第二项任务,是做真实的太空磨损测试。

  我们把一些航天服面料、舱外设备材料样品,直接暴露在空间站外的极端环境中。那里有剧烈的温度交变、强紫外线和原子氧侵蚀。经过一年的“风吹日晒”和“细细研磨”,这些样品将由航天员取回舱内,随神舟飞船带回地面。

  随后,我们会进一步做力学拉伸、光学反射等测试,并比对地面样品,精确回答:哪种材料更耐磨?在太空能“活”多久?

  这正是为未来的月球基地、火星行走“选材”。航天服可能得连续工作数小时乃至几十个小时,材料寿命直接关系到航天员的安全。

  试验三:刺破材料,然后看着它“愈合”

  让材料自己修复破损,听起来像科幻,但我们在试验装置里真这么做了。

  试验装置内有一个直线电机,可以在指令下用极细的探针刺穿试验件。刺破后,材料的破损区域在空间紫外辐射等环境因素刺激下,内部预埋的修复剂会迅速涌向破口,发生化学反应,把划痕“填平愈合”。在轨试验,成像系统会持续观察修复过程,记录修复速度和强度恢复程度。

  太空材料自修复的过程动图。(天津大学供图)

  这项技术一旦成熟,未来的航天服、密封舱壁甚至柔性太阳能翼,都可能在出现微小损伤后“自愈无声”,极大提升航天器的可靠性与使用寿命。

  从“被动抵御”到“主动再生”,是我们想推动的一场防护理念变革。

  过去,航天器防护靠的是“堆厚度”“换硬材料”,遇上灰尘和微小破损常无计可施。而现在,我们让材料表面“活”起来,能主动清除污物、抗磨损,还能自我愈合。

  这三项试验获取的在轨数据,将直接服务于我国未来的月球科研站、火星采样返回乃至更远的小行星探测——让太阳能电池阵常年高效发电,让航天服自行修复微小划伤,让舱外设备寿命有望从几年延长到十几年。

  更关键的是,这种“主动再生”的防护思想,未来在精密仪器、柔性电子、深海装备等领域也有广阔的应用潜力。

  前期,项目研制团队已经为嫦娥三号、嫦娥五号、天问一号等重大工程,完成过相关配套研制和研究任务。未来一年,或许大家会看到这样一段来自中国空间站的画面:阳光下,一片布满电极的试验板上,模拟尘埃正整齐地滑向边缘;同时,一个小小的刺破点在太空辐射下,正静静地“长平”伤口。

  这些微小的变化,正是人类安全走向深空的重要一步。我们仰望星空,更要让脚下的每一步都走得踏实、走得聪明。(作者系天津大学机械工程学院教授崔玉红)


外交部:将本着科学原则研究日方关于恢复水产品输华请求
外交部:坚决反对美国向中国台湾地区出售武器
测试视频
综合看点 查看更多>>
美国、丹麦和格陵兰签协议扩大美军存在引担忧
加拿大与欧洲靠拢 “独特同盟”前景如何
合力筑就繁荣世界
中方举办“人工智能赋能人权发展”主题边会
正道昭昭行万里——感悟大国外交的宏阔时空经纬
纵横天下 查看更多>>
也门胡塞武装为何如此难打
调查显示57%美国民众支持对华友好合作
东盟人士共话平陆运河新机遇
埃及前总理:埃中关系开启迈向未来的新征程
“抓人”风波后 300多名韩国工人欲起诉美国政府
第81届联大主席:联合国须深化改革以重新赢得信任
阿根廷总统:不会以军事手段解决马岛主权争端
首都遭胡塞武装袭击,沙特面临的威胁有多大?
安理会否决伊朗制裁委员会专家小组授权延期决议
联合国秘书长敦促中东和乌克兰紧张局势降级
“战时选举”平稳收官反映俄政局发展三大趋势
金建希涉嫌“卖官鬻爵”案二审获刑5年
今年联大一般性辩论五大看点
日本民间办展揭露二战日军毒气战罪行
世界政党媒体代表:迈向发展繁荣的中国启发世界
习近平主席引领推进中美人民友好事业的故事
今天凌晨,天安门广场大花篮,亮相了!
美国向中方返还64件(套)文物艺术品和古生物化石
我国成功发射天仪51、52星
一箭9星 引力一号遥三运载火箭发射成功
中国海军“吉祥方舟”号医院船结束访问毛里塔尼亚
多国研修班学员深入实地感悟中国发展启示
推拿、针灸、拔罐 瑙鲁总统体验中医治疗
习近平总书记指引民族团结进步事业高质量发展
第23届中国—东盟博览会在南宁开幕
千名港澳青少年升旗队代表在京参加“向国旗敬礼”主题活动
第七届粤港澳大湾区杰出青年企业家颁奖典礼在港举行
“金飞燕”飞越海峡
琴澳和鸣绘新景——横琴粤澳深度合作区挂牌五周年发展观察
擘画长远蓝图 阔步由治及兴——写在香港特别行政区首个五年规划公布之际
国内首条跨海市域铁路通车运营
陕西延安:昔日黄土沟 今朝幸福城
鄂尔多斯:以工代赈 防沙治沙忙
救援人员在西藏吉隆泥石流灾害核心区展开精细化搜寻
安徽启用茨淮新河分泄颍河洪水
最高人民法院发布《关于审理涉及刑事犯罪的民事纠纷案件若干问题的规定》
司法部:加快推进“AI+普法”建设
道路交通安全法首次系统性“大修”
最高法明确审理著作权民事纠纷案件有关问题
最高法发布7件典型案例促进特许经营健康有序发展
产粮大省黑龙江秋收忙
采集希望之种 他们是黑土地上的农业“芯片”守护者
洪湖莲藕:农科创新向淤泥要效益
一水两用、一田多收,黑土地立体种养助力农户增收
一起来看秋收美景!
桑拿天比暴晒天更易中暑:藿香正气水、退烧药、掐人中不管用,还会加重病情
“超慢跑”火了,不累还能“暴击”内脏脂肪!还没试过就亏大了
国家卫生健康委关于修改和废止部分部门规章的决定(附解读)
发现甲状腺结节该怎么办?中医教您整体调理,改善结节状况
从中年“一身病”到74岁无“三高”,他坚持了这3件事!
前沿科技 查看更多>>
AI科技走进日常生活
2026世界制造业大会无人科技成果精彩呈现
“天关”携“拉索”见证宇宙线传播新模式
科学家对超级气泡“精确画像”证实星系湍流能量来源
“雪龙2”号护送“塔拉极地站”开启北冰洋越冬考察
健康生活 查看更多>>
推动人工智能与制造业深度融合 塑造发展新优势
AI能否实现“爱因斯坦式”的科学突破
让脑机接口的“刚需边界”更加清晰
我们的“十五五” 未来五年 网络升级 生活改变
认识百种新职业:读懂AI背后的人工智能训练师
实用技术 查看更多>>
破解智能体协作难题 探索生态协同路径
“十五五”时期我国北斗产业有望迈入万亿级
超70家启用 “机器人学校”正加速落地
制造上“新”|低空“织”网
民营火箭批量入场卫星组网任务
科普博览 查看更多>>
中国科普,为何赢得世界目光
从拼技术到拼规模 具身智能机器人开始“上量”
新一代同步辐射光源直线加速器成功出束
人工智能重塑网络安全治理格局
AI介入科研不能没有规则
丹寨非遗周展示多元民族文化魅力
巴彦淖尔:传承非遗之美 绽放河套文化
古驿焕新颜 老街续文脉
第三届上海国际光影节开幕
中国古代饮食文化展亮相巴黎
首都卓越教师书院“第一班主任”主题活动举办
山东威海打造总体国家安全观刘公岛教育培训基地
民族团结宣传进校园
十年接力,高校师生助沂蒙景区焕新
“图书馆是写给故乡的诗”——一名高校教师的乡村阅读推广故事
亚运会 全天综合:女排加冕“十冠王” 游泳射击“刷数据”
亚运综合 张博恒“虎口拔牙” 泳军惊天逆转
亚运会|铁人三项——中国队获混合接力冠军
亚运会丨“领头羊”无悬念,“含金量”见真章
亚运旗手中的新项目与熟面孔
云南保山:秋日文旅暖经济
双节串场游火了:从“去哪儿玩”到“怎么玩”
上海:在公园邂逅城市光影
河北滦平:长城晨韵
湖北襄阳:古城焕彩承文脉 文旅融合引客来