長達(dá)十幾天的月夜，溫度低至-180℃。隨“嫦娥三號”登上月球的“玉兔”號月球車正在休眠，助其抵御嚴(yán)寒的，是上海科學(xué)家為它精心研制的特殊“外衣”。

       昨天，記者從中科院上海硅酸鹽研究所了解到，為了讓“嫦娥”、“玉兔”順利登月并開展工作，科研人員研制了至少十幾種高技術(shù)材料和組件。

       神奇的耐高溫“裙子”

       “玉兔”銀光閃閃的“外衣”其實猶如一件“百衲衣”，由一塊塊不同的涂層材料拼接而成。中科院特種無機(jī)涂層重點實驗室于云研究員介紹，每一塊都是根據(jù)“玉兔”身上相應(yīng)器件的溫度控制要求，量身定制的。

       在奔月、巡月的過程中，“嫦娥”、“玉兔”要經(jīng)歷種種極為嚴(yán)苛的考驗。比如，著陸器7500N發(fā)動機(jī)點火后溫度超過1200℃，但緊鄰其旁的電子元器件超過150℃就會報廢。為此，科研人員給發(fā)動機(jī)精心“編織”了一條神奇的耐高溫“裙子”—他們采用多層隔熱材料，制作成具有高溫低熱導(dǎo)率的特殊“布料”，發(fā)動機(jī)“穿”上后再點火，“裙”外溫度始終沒超過100℃，保證了“嫦娥”安全著陸。

       太陽電池陣很脆，發(fā)射過程中必須緊緊貼在一起，避免因滑動而碎裂，但一旦到達(dá)月面，又得在低溫下輕松展開，不能被“凍”得粘住。為同時做到這兩點，上硅所的科學(xué)家專門研制了一種高摩擦、抗冷焊的涂層。

       為讓“玉兔”自由漫步，科學(xué)家給它專門研制了各種溫控涂層材料，有了它們，“玉兔”上的移動機(jī)構(gòu)、電機(jī)等，在炎炎烈日下一點也不怕熱，恰似閑庭信步。此外，太陽板表面、打開太陽板的機(jī)械臂，乃至桅桿、支架，都有專門涂層，確保它們在月球上的任何溫度下，都能順利工作。

       其它部件亦是如此。在奔月途中，“嫦娥”的姿態(tài)軌道控制發(fā)動機(jī)頻繁工作，噴管內(nèi)壁基材容易氧化、變形，科學(xué)家為它涂上高溫抗氧化涂層，確保它“身姿挺拔”；有些儀器怕冷又怕熱，科學(xué)家就用類似熱水瓶膽的真空隔熱層，用多層柔性隔熱材料將它緊緊包裹起來，實現(xiàn)與外界的熱隔離；對怕熱的儀器，則采用只散熱、低吸熱的材料或涂層來保護(hù)。

       紅外相機(jī)“眨眼”有訣竅

       在“玉兔”胸前紅旗的正下方，首次升空的“紅外眼”—紅外成像光譜儀，引人注目。它“眨眨眼”就能對月球表面進(jìn)行成像與成分分析。誰來控制它“眨眼”？是一個高性能超聲電機(jī)。

       這是我國首次將該技術(shù)用于航天工程。超聲電機(jī)身材小，卻本領(lǐng)十足。它重量只有46克，約是同等傳統(tǒng)電機(jī)重量的1/10，且驅(qū)動簡單，響應(yīng)時間只需幾個毫秒，低轉(zhuǎn)速能使相機(jī)蓋子的開合動作變得緩慢。壓電陶瓷是超聲電機(jī)的“心臟”，組織研制該超聲電機(jī)用新型壓電陶瓷的董顯林研究員介紹，上硅所的壓電陶瓷性能優(yōu)越，保證了超聲電機(jī)電力強(qiáng)勁，并能經(jīng)受月球大的溫差。據(jù)悉，此次在“玉兔”上取得成功后，超聲電機(jī)技術(shù)還有望繼續(xù)應(yīng)用在“嫦娥五號”以及其他人造衛(wèi)星上。

       “紅外眼”負(fù)載著二氧化碲聲光晶體，能快速響應(yīng)，搜集不同波段的光譜信號，從而探測到不同礦物成分。而生長大尺寸、高質(zhì)量的二氧化碲聲光晶體，則是上硅所的“獨(dú)門秘籍”。研究人員透露，二氧化碲聲光晶體會繼續(xù)在“嫦娥五號”的載荷上發(fā)揮作用，光譜探測將擴(kuò)大到更寬波段范圍，以期用多幅掃描成像技術(shù)提供多角度、全景式圖像。

       陶瓷反射鏡首次用于深空探測

       “嫦娥三號”搭載的有效載荷之一—月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡會隨著月球自轉(zhuǎn)“巡天”。而幫助它“巡天”的是一種特殊的陶瓷材料。

       該材料研發(fā)團(tuán)隊的劉學(xué)建研究員介紹，他們這次為月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡研制提供了高致密特種陶瓷材質(zhì)的反射鏡，“該陶瓷材料熱導(dǎo)率高，傳熱非常快，當(dāng)環(huán)境溫度變化時，整個鏡面會很快達(dá)到同一溫度。此外，該材料熱膨脹系數(shù)低，即使在經(jīng)受溫度變化時，因熱脹冷縮引起的變形也微乎其微，這保證了反射鏡的成像質(zhì)量。”他說，對任何望遠(yuǎn)鏡而言，反射鏡的熱穩(wěn)定性都至關(guān)重要。

       劉學(xué)建表示，經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國關(guān)于此材料的制備技術(shù)已獲突破，材料致密度高達(dá)99%以上，光學(xué)質(zhì)量高，熱穩(wěn)定性好，已成為空間光學(xué)系統(tǒng)輕質(zhì)光學(xué)反射鏡的優(yōu)質(zhì)材料。這次是陶瓷反射鏡首次用于深空探測，在近紫外譜段工作，可獲得在地球無法獲得的觀測數(shù)據(jù)。