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>>
正道昭昭行万里——感悟大国外交的宏阔时空经纬
美方称“愿意谈判” 伊朗:不满足条件不谈
金砖国家领导人第十八次会晤纪实
印尼客轮倾覆已致6人遇难 130人失踪
2026澳中博览会开幕 助力双边经贸发展
纵横天下 查看更多>>
“抓人”风波后 300多名韩国工人欲起诉美国政府
也门胡塞武装:沙特战机一天内发动52次空袭
公开数据:霍尔木兹海峡单日通行量降至个位数
近八成德国人认为默茨“不适合”当总理
开放合作 共享机遇——中国高水平对外开放促进全球服务贸易新发展
联合国秘书长敦促中东和乌克兰紧张局势降级
全球人工智能伦理论坛探讨伦理原则落地实施
抵制美国货 加拿大超市货架大洗牌
莱茵河低水位或致德国巨额经济损失
瑞士铁路:不求“最快”,但求“从容”
世界政党媒体代表:迈向发展繁荣的中国启发世界
特朗普访问爱尔兰 英国内外承压
伊朗:因美国施压缺席国际原子能机构大会
瑞典议会选举开始投票
也门战火复燃的博弈与外溢
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
“平陆运河战队”何以能成
习近平出席金砖国家领导人第十八次会晤第二阶段会议并发表重要讲话
中新“海上合作-2026”联合演习结束
第23届中国—东盟博览会在南宁开幕
习近平总书记引领我国加快向制造强国迈进
树高51.5米!建瓯万木林发现福建最高古树
2025年我国新发现非油气矿产地200处
我国首个地球系统数据国际交换中心启动建设
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
“我与中华文化·从文创里看澳门历史”文创大赛及系列交流活动启动
琴澳之间:开启万千新可能
陈茂波:香港与全球南方连结持续展开和深化
“一个‘超级连接器’”——港澳台人士共话“服贸机遇”
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
福建新泉:红色文化助力乡村振兴
委内瑞拉地震死亡人数升至3342人
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
最高法部署开展全国法院深化扫黑除恶专项斗争工作
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!
河南:科技创新助推农业现代化发展
“大粮仓”黑龙江迎水稻收获季
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>>
“雪龙2”号护送“塔拉极地站”开启北冰洋越冬考察
AI锻造新优势 新一代智能终端迎发展红利
八部门力促智能家居消费 利好多个细分赛道
全国一体化算力监测落地 算力网建设提速
探秘服贸会科技创新与服务业融合新业态
健康生活 查看更多>>
认识百种新职业:读懂AI背后的人工智能训练师
新能源汽车驶向智能未来
抓住十万亿元级消费蓝海新机遇
空调业创新升级告别“靠天吃饭”
数学证明进入机器验证时代?
实用技术 查看更多>>
民营火箭批量入场卫星组网任务
我国火箭单次海上发射载荷重量创新高
AC313A铁鸟试验机完成总装交付
“实用”机器人展现中国智造强大实力
算力需求驱动电子行业利润激增
科普博览 查看更多>>
AI介入科研不能没有规则
中国向联合国捐赠“嫦娥六号”月壤样品
我国实现一体化算力统筹监测
北京首批算力词元贷落地
德国柏林国际消费电子展首席执行官林德纳:中国企业引领全球消费电子产业创新
中国古代饮食文化展亮相巴黎
山东博物馆举办“泰山:东方岱宗 万物始生”展
河北定州:承古郡文脉 续东坡新声
第37届上海旅游节大巡游点亮外滩
非遗焕发新活力 泥塑带动致富路
教育部提醒新生入学季防诈骗
习近平致信祝贺吉林大学建校80周年
回归教育的本真——对中小学校长开学致辞的观察与思考
开学第一课怎么讲
“中国教师”小程序,上新
亚运旗手中的新项目与熟面孔
德甲小镇球队为何选择熊猫当吉祥物?
男篮综合:大胜菲律宾44分 中国队小组头名进8强
攀岩世界杯贵阳站:中国队刷新世界纪录 三金收官
亚运会|篮球——男子小组赛:中国队胜哈萨克斯坦队
湖北襄阳:古城焕彩承文脉 文旅融合引客来
上海旅游节“圈粉”海外游客
文体旅融合 两千余名跑者探秘峨眉山野
湖北推出系列秋日文旅消费举措
免费飞机餐是否取消?多家航司回应