6月4日,装在高温材料货包中的高温材料柜与无容器实验柜中的样品,随“神十五”载人飞船返回舱从中国空间站返回地面。本批次样品包括5个高温材料实验样品和3盒无容器材料实验样品,分别涉及高温合金、半导体材料、功能晶体等。
中国科学院上海硅酸盐研究所的科学家展示从“神十五”样品盒中取出的存有硒化铟的石英管。本批次随高温材料货包一同返回的样品中包括五个高温材料实验样品。袁婧 摄 冯晓瑜 制图
拧开螺丝、撤出垫片,一支长约20厘米的石英管子从带着黑色灼烧痕迹的陶瓷保护管中“冒出头”来。看到乌黑泛光、表面起泡的铟硒半导体晶体,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员刘学超兴奋地说:“很成功,晶体在太空长得不错!”
6月21日的交接仪式上,中国载人航天工程空间应用系统副总设计师刘国宁将这批样品郑重地一一交接、分发给了中国科学院金属研究所、半导体研究所、上海硅酸盐研究所和西北工业大学、中国地质大学(武汉)、上海电机学院的科学家。
“得知今天接收材料,我们兴奋得凌晨两三点都没睡着。”作为高温材料科学实验系统主任设计师,刘学超掩不住内心的兴奋。作为我国最新一代的空间材料实验装置之一,高温材料柜是开展太空微重力材料科学实验的重要平台。2022年10月31日,该实验柜成功发射入轨,迄今已稳定在空间站运行200多天。
今年5月,高温材料柜完成了第一批空间材料科学实验,这次带回的5个样品是它的首批成果。几乎每位接收样品的科学家,都提到了空间站微重力为研制新材料带来的好处。无容器材料科学实验系统主任设计师、上海硅酸盐研究所研究员余建定说,无容器实验柜避免了容器带来的影响,在空间站微重力条件下,可以获得多种组分均匀分布的新材料,“有些材料在地面重力影响下会像水油一样分层,几乎无法做到水乳交融”。
这次送来的无容器实验柜样品已是第四批。一只不过15厘米见方的样品盒中,可装载29个样品,每个样品直径仅有两三毫米,上天时共带有10盒样品。带回的3盒样品中,既有金属材料,也有非金属材料。“它们有的对研发大飞机叶片、提升其性能,将起到重要作用;有的则意在对小行星早期的星胚形成过程进行探索。”余建定说,无容器柜自2021年4月29日随天和核心舱成功发射后,迄今已稳定运行700多天,“未来我们还将设法进一步提高实验温度,并在更宽的参数范围内对材料进行测试”。
上海硅酸盐研究所副所长苏良碧说,自1992年载人航天工程实施以来,上海硅酸盐研究所在空间材料实验装置方面开展了30年研究。目前,他们已投入到新一代新型材料综合实验系统的研制中。新设备将利用激光加热,实现材料制备最高工作温度2200℃以上,与空间站现有的材料实验装置形成互补。