成功登陆火星的"祝融号"用了哪些复合材料 ？从"国防七子到香港理工"那些高校全程参与？

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2021年5月15日，中国首辆火星车“祝融号”在环火轨道遨游数月后，终于从“天问一号”飞船中分离并下降，成功踏上了这颗火红色星球的土地上！

 看似并不复杂的动作，实则危机四伏。

“祝融号”着陆在极短的时间内穿越火星大气层，经历了“黑色9分钟”。这9分钟里，“祝融号”高速进入大气层，并与大气层产生摩擦，表面温度急剧升高；在高热状态下，“祝融号”与大气层发生了复杂的物理化学反应。

在接近火星地面时，“祝融号”从4.8km/s的降落速度，在5分钟内减为460m/s，并在降落伞打开后减为不到100m/s，接着在大推力发动机的作用下在100m左右的高度时降为零，再靠四条着陆腿缓冲掉最后冲击力，最终让搭载6台科学仪器的火星车平稳落地。

由于从火星到地球的信号传输一个来回需要约20分钟，无法进行人工指令的干预，而着陆的机会短暂且唯一，着陆过程中也没法暂停任务。面对一系列复杂情况，“祝融号”依靠高度的智能化预判突发性事件，顺利完成了登陆任务。

着陆后的“祝融号”火星车将开展为期90个火星日（地球大约三个月）的科学探测任务，任务包括绘制火星形态和地质结构图、调查火星表面的土壤特征和水冰分布、分析火星表面的物质组成、测量电离层和火星地表气候及环境特征、探索火星的物理场（电磁场、引力场）和内部结构等。

“祝融号”火星车重约240公斤，是“玉兔二号”的2倍，长3.3米、宽3.2米、高1.85米。

火星上空气稀薄又寒冷、昼夜温差大，平均温度只有零下63摄氏度，如同地球上荒芜的戈壁滩环境，表面坑坑洼洼，还经常会发生沙尘暴等极端天气，条件十分恶劣。摆在“祝融号”火星车面前挑战，十分艰巨。

任务能否成功，取决于“祝融号”火星车的结构和采用的材料，那么哪些材料在为“祝融号”保驾护航呢？

"祝融号"用了哪些复合材料？

在“黑色9分钟”内，流星一般高速下降的着陆器，与火星大气层高速摩擦，着陆器表面温度急剧升高，如果不进行有效防护，那么着陆器在大气层就面临被烧毁的危险。

那么在防热方面，“祝融号”用到了哪些材料？

★ 连续纤维增强中密度防热材料：应用在需要维持探测器整体形状的上下边缘和结构支撑部位。

作用：该材料相比较低密度材料其强度更高，密度约为0.9g/cm3，兼顾了耐烧蚀和承载能力。

研究团队：中国运载火箭技术研究院所属航天材料及工艺研究所。

★ 超轻质的烧蚀防热涂层材料：应用在气动加热较为缓和的背罩部位。
作用：该涂层材料密度仅为0.28g/cm3左右，热导率低至约0.06W/m﹒K，其基本热物理性能达到国际先进水平，不仅隔热性能优良，对着陆器的减重也起到了重要作用。
研究团队：中国运载火箭技术研究院所属航天材料及工艺研究所。

“祝融号”承载了多重任务，携带的设备较多，还需要经受着陆时“黑色9分钟”考验。因此对轻量化要求十分高。

此外，火星环境复杂、表面凹坑密布，为着陆增加了更多的困难。为了保障“祝融号”在火星表面成功实现软着陆，采用了轻量化及特种复合材料。

★ 特种高吸能合金：应用于着陆机构。
作用：该合金具有突出的强韧性、轻质性和吸能性，吸收探测器着陆时的冲击能。
研究团队：中国科学院合肥物质科学研究院固物理研究体所。

★ 铝硅封装外壳：应用于探测器着陆系统的TR组件等核心关键元器件封装解决方案。
作用：保障探测器着陆系统电路的安全，为器件内部电路穿上了安全可靠的“保护衣”，保障探测器在火星安全平稳着陆。
研究团队：合肥圣达电子科技实业有限公司。

★ 高性能碳化硅基增强铝基复合材料：用于探测器高精密仪器。

作用：新型的碳化硅基增强铝基复合材料构件重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定，满足了“祝融号”长时间运行时对某关键机构的材料需求。

研究团队：上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室张荻、欧阳求保教授团队。

★ 新型镁锂合金：用于探测器结构。
作用：作为目前世界上最轻的金属结构材料，可实现探测器轻量化。
研究团队：西安交通大学柴东朗教授及其团队。

★ 高精尖铝材（蒙皮板、自由锻件、超大规格板、锻环、铝锂合金）：应用于探测器。
作用：保障“祝融号”火星探测器长期的太空行驶及完成极其复杂的着陆过程。
研究团队：西南铝业（集团）有限责任公司。

★ 新型铝基碳化硅复合材料：用于火星车结构、机构、仪器等几十种零部件。
作用：火星车要在工况复杂的火星表面长距离行走，这对火星车材料的轻量化、高强韧性、高尺寸稳定性、耐冲击性提出了极高的要求，传统铝、钛合金难以兼顾综合要求，新型铝基碳化硅复合材料则可胜任。
研究团队：中国科学院金属研究所马宗义团队。

由于火星探测器距离太阳较远，它所受到的太阳辐射强度大大减弱，温度较低。火星上温度很低，赤道上的平均温度只有-23°C，针对复杂的温度工作环境，“祝融号”有什么样的防护手段？

★ 有机热控涂层：用于航天器外表面。
作用：“天问一号”探测器在进入轨道后，处于地球大气层以外的超高真空空间环境，朝向太阳的表面温度非常高，而背向太阳的表面的温度则非常低，导致航天器“冰火两重天”。该材料得以保证“天问一号”探测器能够在极端复杂的温度环境下保持正常工作。
研究团队：中国科学院上海有机化学研究所有机热控涂层研制组。

★ 纳米气凝胶：用于火星车
作用：很轻，隔热性能好，在探测器“落”与“巡”两项任务中发挥作用。
研究团队：中国航天科工三院306所。

★ 隔热降噪材料三胺泡沫：用于火星车
作用：火星极端低温环境下，还时常伴有风暴。该产品隔热降噪效果好，衡量防火性能的氧指数高达34，一平方米的重量不足70克，各项性能可靠，保障火星车适应恶劣环境。
研发团队：绿宇新材料科技股份有限公司。

我们知道，在“天问一号”成功着陆火星的背后，是大批的科学家们长期的、无私的、默默无闻的劳动与付出。

其中，还有一大批高校的科学家们的全程参与，据根据公开的资料统计，至少有13所大学参与到整个项目中，做出了重大贡献、起到了重要的作用。

根据公开的信息，此次天问一号火星任务，一共有13所高校参加，分别是：南京航空航天大学、中国科学技术大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、北京理工大学、天津大学、西安电子科技大学、北京科技大学、青岛科技大学、辽宁科技大学、中北大学和香港理工大学。

虽然上面的图表中漏了中北大学，可是我们还是可以很直观的得出一个结论，这参与天问一号火星任务的我国高校，可分为四类，即国防七子高校、双一流大学、特色高校和香港高校。

“国防七子”为南京航空航天大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学和北京理工大学，自然是主力。

双一流高校有3所，分别是中国科技大学、西安交通大学和天津大学。

特色大学有5所，分别是西安电子科技大学、青岛科技大学和辽宁科技大学、北京科技大学和中北大学。其中青岛科技大学和辽宁科技大学是普通大学，却能成为天问一号任务团队中的一员，更显示了我国普通高校水平在迅速提高。

香港高校，当然是香港理工大学了。我们知道，香港理工大学近年来受港独影响较大，可是这些科研工作者们却能在这么不利的情况下，完美的完成了所承担的天问一号任务，要特别点赞。

福斯曼科技（北京）有限公司作为先进材料产研与孵化平台，为大批长期付出的科学家和大批长期参与的高校科学家们点赞。探测器成功登陆火星，证明中国在航天领域的实力已经很强大，中国航天人必然能够做出更多的成就，为人类航天事业的发展做出贡献。福斯曼将一如既往的为航天人提供各种新材料，助力航天事业的发展！！

福斯曼—先进材料产研与孵化平台

福斯曼科技（北京）有限公司创建于2007年，专注于先进材料的产研、营销与孵化。产品涉及无机粉体、MAX相陶瓷材料、金属及合金、隔热耐温材料、聚酰亚胺及单体、POSS、有机硅材料、相变材料等多个系列。

公司与北京科技大学等优秀科研院所合作，提供创新型产品的定制化服务。目前在广州、兰州两地建有研发中心和中试基地；拥有山东德州和甘肃兰州两个生产基地。德州生产碳化物、硼化物等陶瓷粉体，兰州生产氢化物、氘化物等精细化学品，有近百套生产装置，可以接受客户的委托加工和生产制造。

公司产品超过3000种，应用于新能源、新材料、航空航天、核领域等战略新兴产业的研发机构和生产企业。通过网络营销和线下营销向全球用户提供产品服务，目前拥有国内外用户10000多名。福斯曼有丰富的新材料市场推广经验，欢迎有新材料项目的翘楚与福斯曼携手，共同推进新材料的发展，公司会在资金、厂房、园区、市场等方面给予全方位的支持与合作。

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