我國空間站中的實(shí)驗(yàn)器材真是多種多樣，中央電視臺在今年3月14日的《開講了》欄目中，主講了一種高溫冶煉爐，已經(jīng)在太空中冶煉出了鎢合金。

冶煉爐因?yàn)樵诰嚯x地面約400公里的中國空間站，被形象地稱作現(xiàn)實(shí)版“太上老君煉丹爐”。

它的真名是“無容器材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜”，在航天員操作的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，這臺實(shí)驗(yàn)柜已成功將鎢合金加熱至3100℃并完成熔煉，創(chuàng)下世界紀(jì)錄。

提起太上老君的煉丹爐，總讓人想起那能煉出仙丹、燒得火眼金睛的三界神器，而中國空間站的這臺“太空煉丹爐”，雖無仙法加持，本領(lǐng)卻絲毫不遜色。

它是我國首個進(jìn)入太空的無容器材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，由中科院上海硅酸鹽所歷時五年攻關(guān)研制。

已入駐天和核心艙四年的這座“太空煉丹爐”，不靠仙術(shù)靠硬核科技，煉出的不是長生丹藥，而是能扛住極端高溫的航天核心材料，為我國深空探索筑牢材料根基。

自入駐天和核心艙以來，這臺冶煉型實(shí)驗(yàn)柜就專職在微重力的太空環(huán)境里“煉制”各類高端材料，鎢合金、鈮合金這些地面上難熔的“硬骨頭”，都是它的“煉丹原料”，而此次3100℃的超高溫熔煉，更是讓它的“煉丹功力”刷新了世界紀(jì)錄。

能煉出3100℃的鎢合金，這臺“太空煉丹爐”藏著兩大獨(dú)門絕技，少了哪一個都玩不轉(zhuǎn)。第一個絕技就是讓熔融金屬乖乖聽話的“太空懸浮術(shù)”，這也是實(shí)現(xiàn)無容器熔煉的核心——在地面上，熔化的金屬液體就是個“調(diào)皮蛋”，重力會讓它粘在容器壁上沾染上雜質(zhì)，不同密度的金屬還會像油和水一樣分層，根本煉不出質(zhì)地均勻的合金；但到了太空微重力環(huán)境，液態(tài)金屬的表面張力會把自己捏成圓滾滾的“金屬仙丹”，實(shí)驗(yàn)柜再通過靜電場精準(zhǔn)調(diào)控，用電場力將金屬液球穩(wěn)穩(wěn)托在半空，讓它徹底脫離容器接觸。

這種靜電懸浮技術(shù)比地面的懸浮方式更精準(zhǔn)，位置控制精度可達(dá)±0.1mm，能讓金屬在近乎完美的靜態(tài)環(huán)境中熔煉，既不沾雜質(zhì)，也不會被外力干擾，真正實(shí)現(xiàn)了“無容器”的純凈熔煉。

第二個絕技則是能燒穿高溫金屬的“三昧真火”——雙波長激光加熱系統(tǒng)。鎢合金是出了名的“耐熱頑固分子”，熔點(diǎn)本就極高，想把它加熱到3100℃，普通加熱方式根本無從下手。

而這臺實(shí)驗(yàn)柜的激光系統(tǒng)玩起了“組合拳”：半導(dǎo)體激光負(fù)責(zé)“強(qiáng)攻”金屬表面，快速提升表層溫度，二氧化碳激光則主打“滲透”，直鉆金屬內(nèi)部加熱，再配合300瓦的大功率輸出，內(nèi)外夾擊之下，再硬的鎢合金也只能被燒化成圓潤的液球 。這套激光系統(tǒng)還能適配不同材料的吸收特性，能將各類金屬、非金屬加熱到3000℃以上，讓“太空煉丹爐”的煉材范圍大大拓寬。

“懸浮術(shù)”加“三昧真火”的精妙配合，不僅能煉出高溫鎢合金，更能捕捉到地面實(shí)驗(yàn)永遠(yuǎn)拿不到的“硬核數(shù)據(jù)”。在3100℃的超高溫下，科學(xué)家能清晰觀察到鎢合金熔化后如何流動、冷卻時怎樣結(jié)晶，甚至能精準(zhǔn)測量熔體的密度、表面張力、粘度等關(guān)鍵熱物性指標(biāo)。

這些數(shù)據(jù)看似枯燥，卻是研制新型耐熱材料的“設(shè)計(jì)藍(lán)圖”——地面上因重力干擾，材料的高溫特性總會被掩蓋，而太空微重力環(huán)境下的真實(shí)數(shù)據(jù)，能讓科學(xué)家摸清極端耐熱材料的“脾氣秉性”，為材料設(shè)計(jì)優(yōu)化提供最精準(zhǔn)的依據(jù)。

有人會問，費(fèi)這么大勁在太空煉鎢合金，到底有啥用？答案藏在我們的星辰大海之夢里。鎢合金這類超高耐熱材料，是航天裝備的“硬核筋骨”：未來它可以化作宇宙飛船的“耐高溫鎧甲”，讓飛船在穿越大氣層時，能抵御數(shù)千攝氏度的摩擦烈焰；也能成為火箭發(fā)動機(jī)的“心臟部件”，在發(fā)動機(jī)燃燒室的極端高溫環(huán)境中保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，讓火箭飛得更遠(yuǎn)、更穩(wěn)。

不僅如此，這臺“太空煉丹爐”煉出的各類新型材料，未來還能應(yīng)用在核電、船舶、高端制造等領(lǐng)域，讓太空科技的紅利走進(jìn)更多行業(yè)。

這臺空間站的“煉丹爐”，從研制到在軌運(yùn)行，每一步都是中國航天科技的自主突破。從靜電懸浮的精準(zhǔn)控制，到雙波長激光的高效加熱，再到實(shí)驗(yàn)柜的全自動樣品處理，所有核心技術(shù)均由我國科研團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)，設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)到世界先進(jìn)水平。它在軌四年的持續(xù)“煉丹”，不僅創(chuàng)下了3100℃的世界紀(jì)錄，更積累了海量的空間材料科學(xué)數(shù)據(jù)，讓我國在空間材料制備領(lǐng)域走在了世界前列。

太上老君的煉丹爐只存在于神話中，而我國空間站的“太空煉丹爐”，是科技造就的現(xiàn)實(shí)奇跡。3100℃的鎢合金熔煉，不是終點(diǎn)，而是我國深空探索材料研發(fā)的新起點(diǎn)。這臺在400公里高空不停運(yùn)轉(zhuǎn)的“煉丹爐”，每煉出一顆高溫金屬“金丹”，就為我們的星辰大海之路鋪下一塊堅(jiān)實(shí)的基石，而中國航天人也將繼續(xù)以科技為火，煉就更多航天“神器”，讓中國的探索腳步，走向更遠(yuǎn)的太空。

消息來源：央視新聞3月14日報(bào)道《在中國空間站3100℃煉出的新材料長這樣》
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