在航天工程裡,航天器和火箭一旦發射升空,就會面臨一個很現實的難題——在軌材料壞了修不了。
不管是長時間在軌執行的衛星,還是反覆使用的可回收火箭發動機,在高溫、震動、高速氣流的反覆作用下,材料內部很容易出現肉眼都難發現的微小裂紋。這些裂紋就像看不見的“傷口”,一開始不起眼,可隨著航天器不斷工作,裂紋會慢慢變大,最後直接導致部件失效,甚至引發安全風險。
以前遇到這種問題,根本沒有補救辦法。地面人員沒法上天維修,航天器自身也沒有修復能力,只能提前更換部件,或是縮短航天器的使用壽命。這不僅浪費大量的航天材料和經費,還會影響長壽命航天器的任務執行。
這個困擾行業多年的難題,也一直記在林蕎的心裡。在完成航天材料回收再利用、綠色供應體系搭建後,林蕎把團隊的下一個攻關目標,定在了智慧自修復航天材料上。
這天一早,林蕎就把張教授、老吳、陳陽等核心成員叫到了會議室,把航天一線反饋的問題擺在了桌上。
“咱們之前攻關的鎳基合金,耐高溫、強度高,已經用在了多款火箭發動機上,但還是有個短板。”林蕎指著材料失效報告說,“發動機長期在高溫下工作,偶爾會出現微小裂紋,一旦上天,這些裂紋就沒法處理,只能提前報廢部件。”
張教授推了推眼鏡,接過話頭:“我看過不少檢測資料,航天器上80%的材料失效,都是從微小裂紋開始的。地面上我們能打磨、補焊,可在太空裡,完全沒有維修條件。”
老吳常年跟合金材料打交道,最清楚一線的難處:“火箭發動機的工作環境太惡劣,上千度的高溫,加上劇烈震動,材料出現細微裂紋防不勝防。就算工藝再精細,也做不到完全不出問題。”
陳陽也補充道:“現在深空探測任務越來越多,探測器一飛就是幾年、十幾年,根本不可能中途維修。材料一旦出裂紋,整個任務都可能失敗。”
林蕎看著眾人,說出了早已想好的方向:“既然修不了,那我們就讓材料自己修自己。咱們研發一款智慧自修復鎳基合金,材料出現裂紋,能自動癒合,不用人工干預。”
“材料自己修自己?”老吳愣了一下,隨即眼前一亮,“這個思路我聽過,但用在航天高溫合金上,還沒人成功過。”
“以前沒做成,是因為航天材料要求太高,既要耐高溫,又要保證強度,自修復結構不好加。”林蕎笑著說,“但咱們現在有鎳基合金的研發基礎,有成熟的製備工藝,完全可以試一試。”
經過一番討論,團隊很快確定了自修復材料的設計方案,原理說得通俗一點,就是給合金材料裝上“微型創可貼”。
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——
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