太空輻射那麼強，新型材料如何為天宮二號交會對接保駕護航？

9月25日，天宮二號進入了交會對接準備階段，天宮二號空間實驗室是中國第一個真正意義上的空間實驗室，由於需要長期在外太空停留，所以對材料的要求極為苛刻。在天宮二號等待著10月中下旬才到來的神舟十一號的過程中，可以一同來看看新型材料如何為其保駕護航。

耐輻照石英玻璃

天宮二號的穩定運行、空間交會對接離不開姿態控制系統，耐輻照石英玻璃是航天器姿態控制系統的核心元件。

在國內航天事業飛速發展的背景下，為了滿足各類發射任務的不同需要，於耐輻照石英玻璃的性能指標來而言，要求越來越高。比如在軌運行時間由8年提高到了15年，這對去除玻璃內部微氣泡、雜點等缺陷來說意味著提出了近乎苛刻的生產要求。

目前天宮二號上所採用的耐輻照石英玻璃材料，來自中國建材總院，具有優異的耐宇宙射線輻照、濾紫外線、熱穩定及光學性能，可以確保自控系統在惡劣環境中長期穩定運行，讓天宮二號在茫茫宇宙中不迷失方向。

天宮二號上的耐輻照石英玻璃，建立在新一代水晶粉料處理技術、摻雜料配製技術、摻雜石英玻璃熔制技術及耐輻照石英玻璃熱處理技術之上，除了先進技術，這種新材料的誕生還需兼備流暢的工藝自動化生產線。目前，中國建材總院也是國內唯一掌握耐輻照石英玻璃製備技術的單位。

耐輻照石英玻璃。 中國建築材料科學研究總院 圖

高強度抗輻照玻璃蓋片

除了耐輻照石英玻璃，另一個值得一提的材料是空間用高強度抗輻照玻璃蓋片。後者是天宮二號的動力源泉太陽能電池帆板上的「防彈衣」，能夠抵抗太空中各種有害離子的撞擊，透光率高、抗高低溫衝擊，為天宮二號的太陽能電池能源系統提供有效保護。

天宮二號和神舟十一號的空間交會對接是搭建太空之家的重要一步，太空之家屬於低軌道航天器，它運行在距離地球300多公里的太空，這一位置仍會有稀薄的大氣，受大氣阻力影響，航天器運行速度會不斷下降並導致軌道高度不斷下降，為了維持相對穩定的軌道高度，需要航天器不斷補充能量，大功率太陽能電池是天宮二號和神舟十一號的首選。

天宮二號上的太陽能電池帆板是空間運行的動力來源，其性能直接影響到衛星、空間站的運行壽命和可靠性。但在太空中，太陽光的照射強度是地球上的3到5倍，為了保護太陽能電池，需要空間用抗輻照玻璃蓋片的有效護航。

然而，在高性能太陽能電池及大型航天器的研發領域，由於電池帆板在裝配、大過載發射、空間收攏打開過程中極易發生電池破損，宇宙高能射線、粒子的轟擊在運行過程中也會對電池造成較大損傷，極大地影響到太陽能電池帆板的性能和壽命，因此研發大尺寸、高強度、高可靠性的空間用玻璃蓋片的難度並不小。

此次應用在天宮二號上的高強度抗輻照玻璃蓋片，是由秦皇島星箭特種玻璃有限公司歷時兩年時間研製成功的。作為河北省一家民營企業，從2000年10月，秦皇島星箭特種玻璃有限公司開始與中國航天科技集團合作，產品先後用於神舟五號至神舟十號，雙星探測、嫦娥一號、二號、三號和天宮一號等多顆衛星與航天器上。

星箭公司目前是中國航天科技集團公司唯一一家航天用玻璃產品的合格供貨方，市場佔有率已經達到95%以上公司。自2000年成立以來，已獲得3項國家專利證書和2項實用型專利證書，另外3項國家發明專利已進入實質審查階段。衛星用高強度超大超薄抗輻照玻璃蓋片和柔性抗輻照玻璃蓋片，是星箭公司的代表產品。

據介紹，星箭公司2015年研究出的0.05mm厚超薄柔性抗輻照玻璃蓋片，此項產品可為國家每顆衛星節省發射成本300多萬元，每年可為國家節約發射成本近六七千萬元。

秦皇島星箭特種玻璃有限公司的工人在展示高強度抗輻照玻璃蓋片。 中國政府網 圖

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