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气凝胶应用之航天领域

气凝胶材料的最早大范围应用,就是在航天领域。

因导热系数低,绝热性能优良以及质量轻和抗压能力强等特点,俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器,都曾使用气凝胶材料进行绝热保温。

中国的航天事业也离不开气凝胶材料。

在2016年长征五号的发射任务中,高性能纳米气凝胶隔热毡产品为火箭燃气管路系统提供了有效的隔热保温手段,为成功发射提供了有力保障。在2017年的天舟一号任务实施过程中,气凝胶隔热材料再次大显身手,打造了天舟一号的低温锁柜。

与此同时,宇航服内的夹层也可应用气凝胶来隔热。

2002年,美国宇航局成立了一家企业,专门生产更结实更有韧性的气凝胶。美国宇航局2013年已经确定,在2018年火星探险时,宇航员们将穿上用新型气凝胶制造的宇航服。该企业的资深科学家马克•克拉杰沃斯基说,只要在宇航服中加入一个18毫米厚的气凝胶层,那么它就能帮助宇航员扛住1300℃的高温和零下130℃的超低温。“这是我见过的最有效的恒温材料。”马克如是说。

此外,美国国家宇航局的“星尘”号飞船曾带着气凝胶在太空中实行一项十分重要的使命——收集彗星微粒。科学家认为,彗星微粒中包含着太阳系中最原始、最古老的物质,研究它可以帮助人类更清楚地了解太阳和行星的历史。

但是,收集彗星星尘并不是件容易的事,它的速度相当于步枪子弹的6倍,尽管体积比沙粒还要小,可是当它以如此高速接触其它物质时,自身的物理和化学组成都有可能发生改变,甚至完全被蒸发。如今科学家有了气凝胶,这个问题就变得很简单了。它就像一个极其柔软的棒球手套,可以轻轻地消减彗星星尘的速度,使它在滑行一段相当于自身长度200倍的距离后慢慢停下来。在进入“气凝胶手套”后,星尘会留下一段胡萝卜状的轨迹,由于气凝胶几乎是透明的,科学家可以按照轨迹轻松地找到这些微粒。

 
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