为航天器安上明亮的“眼睛”
2023-01-05 156

  2022年11月底,随同着神舟十五号升空,耐辐照石英玻璃又一次踏上了太空之旅。

  乍眼一看,耐辐照石英玻璃和凡是光学玻璃并没有什么死别。但在宇宙射线映照下,凡是光学玻璃会变黑,而耐辐照石英玻璃仍然通明纯净,能为航天器透过紧张的光标帜。

  “航天器靠光标识的改良来诊治运行姿势,耐辐照石英玻璃就像航天器的眼睛,保障航天器在茫茫寰宇中不会迷失方向。”中原修建材料科学研商总院有限公司(以下简称中原修材总院)北京分公司副总经理、总工程师向在奎日前报告科技日报记者。

  面向国家深空探测须要,老中青三代科技处事者攻坚克难三十载,研制耐辐照石英玻璃,使其“从无到有”“从有到强”,助力中原航天器周游世界、迈向深空。

  1987年,航天界线相干单位找到中原修材总院,提出必要一款经寰宇射线辐照不变黑并能过滤紫外线的分外石英玻璃。时任中国建材总院国家石英玻璃质监大旨主任的顾真安,接下了这块难啃的“硬骨头”。

  “那时,耐辐照石英玻璃必要处理的是一个‘不可以处分’的冲突。”叙起这段往事,向在奎声明谈,“石英玻璃必要掺杂特定元素以牢固玻璃的本能,抵达滤紫外线的主意;而耐辐照又需要玻璃具有极高的纯度,尽管不要有杂质。”

  曾任顾线岁高龄了。她回忆,那时,大家也不置信能处理这个冲突。“但顾真安觉得,外国人能做出来,全班人就必定做得出来。”

  接到职业后,顾真安和陈文彩一头钻进尝试室探究所需元素职能,下“笨期间”连续实验。

  “玻璃配方是第一步,也是技巧难点。顾真安照着元素周期表,将所有相干元素在石英玻璃中的使用与变更都懂得搜索了一遍,结尾寻得了能滤紫外线、治疗玻璃纯度的要害元素及配比。”陈文彩谈。

  当时,顾真安的实验室光线不好,桌椅板凳都很陈旧,停休的床也是由门板拼成的。所有人全日待在尝试室里,一再寻觅元素的跃迁光谱、能级与吸取。纪录试验数据、画委果验图表的条记本,叠成了厚厚的一摞。

  时刻不负有意人。1993年,顾真安团队究竟研制出耐辐照石英玻璃。1996年,耐辐照石英玻璃取得国家科技进步二等奖。1997年,顾真安考取华夏工程院院士,也是中原石英玻璃范畴首位院士。

  1998年,航天干系单位再次找到华夏修材总院,提出了新的材料必要——遥感卫星的窗口材料需要300毫米口径的高纯耐辐照石英玻璃。

  这又是一个前所未有的离间。高纯耐辐照石英玻璃的出处是高纯石英玻璃,其时,所有人国广博拣选“卧式”合成沉积工艺制备高纯石英玻璃,口径只能做到200毫米把握,且无法知足高光学职能哀告。

  科研人员英勇设想:更改工艺格局,把“卧式”变为“立式”,让玻璃“站着”变大变长!

  在行业分裂式工艺持可疑态度的景况下,顾真安与时任中国建材总院石英所(现为石英院)益处王玉芬,在上海棱光实业股份有限公司(以下简称上海棱光公司)夺取到了一道“旮旯地”,指挥向在奎等一批手艺人员搭修起我国第一座立式重积炉。

  向在奎追念:“在上海棱光公司,大家惟有一间测试室,没有材料自愿提供体例。四氯化硅这种刺鼻味路很激烈的资料,都是所有人们一桶一桶提到测试室的。试验线启动后就‘不能停’,他们施行‘三班倒’,苏休就在测验室外的楼路。”

  新的工艺途径,意味着多个措施必要“从头再来”。自上而下的气流何如支柱安宁活动?如何防止玻璃发生杂点和善泡?面对问题,探索团队不息地换办法试,直到一个个工夫难点被攻陷。

  2001年,立式化学气相重积工艺走到了“磨练工艺安宁性”的阶段。这一年国庆节,王玉芬、向在奎等6人驻守在测验室。四氯化硅响应完后的二氧化硅颗粒,像烟雾一致,自上往下喷到高温靶材上,透亮的高纯石英玻璃一层一层往上长。

  “看着玻璃坨一点点往上长,我们都不舍得停掉测验线。素来到其实做不下去了,才合掉它。”向在奎谈。

  2001年11月,捷报传来——320毫米口径、重23公斤,第一个立式化学气相浸积工艺制备的高纯石英玻璃坨研制凯旋!

  2012年,中国筑材总院衢州高本能石英玻璃研发与物业化基地正式投产运营。青年一代科研人员在这里联贯耕种,耐辐照石英玻璃临盆步入自愿化、智能化的快车道。

  此前,耐辐照石英玻璃的临盆线离不开人工控制。譬喻,打坨症结必要人工调控氢气、氧气和四氯化硅的剂量。方今,分娩线依赖气和料的自动安排编制、智能反馈体例,告竣了自愿准确的剂量摆布。

  “颠末自动化分娩线打造的耐辐照石英玻璃,口径更大,材质更加匀称。”中原筑材总院石英院新材料探讨所好处邵竹锋说。

  不仅云云,耐辐照石英玻璃的职能也获得了大幅跃升。邵竹锋介绍:“新一代耐辐照石英玻璃填充了材料的微观缺欠,硅氧网络较旧日更完全,强化了耐辐照职能。同时,具有强壮的激光欺侮阈值,拓展了深空运用场景。”

  频年来,耐辐照石英玻璃一次次飞向太空,为大家国遥感卫星、载人航天、探月探火等强大工程立下汗马功绩。它就像明后纯洁的眼睛,见证着全部人国从航天大国迈向航天强国的铿锵步骤。

  党的二十大告诉指出,构筑新一代音书技能、人工智能、生物技艺、新能源、新原料、高端筑设、绿色环保等一批新的伸长引擎。

  预测异日,向在奎满怀信想地途:“在新一代青年科技人才的勤恳下,耐辐照石英玻璃将拓展奇特本能,戏弄绿色筑建、节能环保的本事提质升效,为全班人们们国深空探测办事功绩新的气力!”(孙瑜)

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