践行“两高四着力” 奋力当标杆做示范
创新策源·创新驱动·创新转化——走进城市智库 系列报道
郑州大学橡塑模具国家工程研究中心:
九天揽月的“郑州力量”
人类从未停止过对太空的探索。从墨子造木鸢翱翔天空到莱特兄弟发明飞机直上云端;从列昂诺夫迈出人类太空行走第一步到翟志刚迈出中国人的太空第一步;从神舟七号18分钟的短暂出舱到神舟十九号创造出舱9小时的世界纪录……在中国“问天”的征途中,郑州大学橡塑模具国家工程研究中心研制的航天面窗,如同透明的盾牌,在极端严苛的太空环境下,为中国航天员撑起安全的穹顶。
郑州大学橡塑模具国家工程研究中心研制的“神七”出舱任务航天服面窗
从0到1:遨游苍穹的“眼睛”
“揽慧星以为旍兮,举斗柄以为麾”,2000多年前,诗人屈原将目光投入浩瀚的宇宙中,用绮丽的想象力写下惊人之句。
貌似静谧安详的太空远没有想象的那般美好,“高真空、微重力、强辐射和极端温度”的太空环境堪称“残酷”——一颗以宇宙速度飞行、直径为0.5毫米的金属微粒,足以戳穿密封的航天服。
2005年6月,郑州大学橡塑模具国家工程研究中心受中国航天员科研训练中心委托,开始研制神七航天员太空出舱头盔面窗。
“没有成品可参考,没有经验可借鉴,一切从零开始。”郑州大学橡塑模具国家工程研究中心教授韩健回忆说。从材料选型到模具设计,再到工艺优化,科研人员一步步摸索,一次次实验。实验室的灯光见证过他们夜以继日的努力,精密仪器记录下他们失败的沮丧和成功的喜悦。
“每次模拟太空环境的高低温测试,科研人员十几天时间24小时连轴转,观察实验变化,细心记录下每一行数据。”
2007年6月,航天面窗初样产品诞生了!可是,还没来得及庆贺,坏消息传来了——产品在一次“模拟太空环境实验”中出现了极其细微的银纹。
一切努力“归零”,从头再来。
彼时,距离规定的任务完成时间只剩3个月。
“那年夏天,团队全员不眠不休,四处走访专家,对设计从头到尾全方位复查,连一根微小的线条都没放过。”
上天是眷顾的,科研人员找到了失败原因。
2008年9月27日,当翟志刚带着五星红旗漫步太空,那句“神舟七号报告,我已出舱,感觉良好……”传回地球,来自外太空的问候,不仅是中国人的骄傲,也是对我国第一代自主研发的航天面窗产品的最高肯定。
从“假象牙”到高科技:高分子材料的逆袭
1869年,为拯救大象而诞生的“赛璐珞”(又名“假象牙”)——最早的塑料,绝不会想到它的“后裔”将成为人类探索星空的守护者。
航天面窗是一种“塑料”,更科学的定义是高分子合成材料。
实验室内,一片看似普通的“塑料片”,是航天面窗最外层滤光面窗用的滤光试片,表面镀上一层纳米金,通过测试透射反射光谱,看透光率是否能达到性能指标要求——航天员在太空中是否能够看得清楚。
航天面窗被喻为航天员的“眼睛”,不仅要能够为航天员提供清晰的视野,更要能够抵御正负100℃温差、强烈太阳辐照、高速太空碎片等潜在危险,是保障航天员生命安全的关键部件之一。
从神舟七号第一次漫步太空,到神舟十九号创下出舱9小时的世界纪录,再到面向2030年登月的新品研发,时间的光柱上镌刻下“中国造”航天面窗从无到有从有到强的铿锵步履。
“每一次向前进一步,不是简单的物理叠加,而是材料、设计等全方位的飞跃。”韩健解释,航天面窗的迭代就是从极致向更极致迈进的过程,“没有最好,只有更好。国家的需要,就是我们努力的方向。”
2024年9月28日,在中国“第三届航天服技术论坛”开幕式上,中国登月服的外观首次亮相,航天面窗作为登月服的五大亮点之一向全球推介。
“俱怀逸兴壮思飞,欲上青天揽明月”,诗人李白千年前的瑰丽想象即将成为现实。
从苍穹到沃土:航天科技赋能产业革新
从2005年开始研发到现在,郑州大学橡塑模具国家工程研究中心研制的航天面窗已经迭代至3.0版。“面窗的安全性、抗冲击、耐辐射、防起雾等性能在太空严苛环境中得到了检验。”韩健介绍,系列的研究成果也正在“走向寻常百姓家”。
以防起雾性能为例,在一杯热水上放置两块不同的“透明片”,就可以清楚看到,涂抹防起雾涂层的玻璃没有任何雾化现象的发生,冬天的眼镜、汽车玻璃、游泳的护目镜等起雾现象,将会因为防起雾技术的普遍推广而改变。
实验室研发的碳纤维复合材料的汽车加强板,比传统金属加强板减重47%。新材料的应用既保障了汽车的安全,又为节能减排提供了科技支撑,也将为汽车产业,尤其新能源汽车产业发展注入新动能。
目前,实验室正围绕国家战略高分子及其复合材料成型制造领域,做最前沿的科学、最前沿的技术,把成果拓展用于航空、深海、汽车等多个领域,持续服务国家社会经济发展和国家战略需求。
“科研很苦,坚持很酷”,印在科研人员衣服上的LOGO,道出的是科研人的心声,也是星途璀璨的未来。
记者 王战龙 陶然 文 周甬 图
编辑:宋雨馨