10月31日15時(shí)37分，搭載夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的長(zhǎng)征五號(hào)B遙四運(yùn)載火箭，在我國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火發(fā)射，約8分鐘，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離，精確進(jìn)入預(yù)定軌道。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙上攜帶的大型柔性太陽(yáng)翼分兩步陸續(xù)展開(kāi)，16時(shí)左右柔性太陽(yáng)翼完成了一次展開(kāi)，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與空間站組合體實(shí)施交會(huì)對(duì)接后，其太陽(yáng)翼二次完全展開(kāi)。伴隨著夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的成功發(fā)射，中國(guó)空間站三艙“T字構(gòu)型”建造任務(wù)成功完成，同時(shí)也標(biāo)志著我國(guó)空間站建造全面完成。

上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、金屬基復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室作為助力夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙圓滿完成任務(wù)的其中一員，解決了空間站大面積柔性太陽(yáng)翼展開(kāi)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件的材料問(wèn)題。從2021年的天和核心艙，至2022年7月的問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙，再到今天的夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的數(shù)十種規(guī)格碳化硅增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料關(guān)鍵構(gòu)件，應(yīng)用于中國(guó)空間站的柔性太陽(yáng)翼伸展機(jī)構(gòu)，滿足了大面積柔性太陽(yáng)翼在功能、精度、穩(wěn)定性以及可靠性方面的需求，為中國(guó)從航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)提供了里程碑式的支撐！夢(mèng)天空間站柔性太陽(yáng)翼兩翼順利展開(kāi)，也標(biāo)志著該團(tuán)隊(duì)一代又一代的科研工作者的青春，與中國(guó)航天事業(yè)“完美對(duì)接”！

輕柔靈巧，骨韌耐磨

與問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙相同，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙也擁有一雙巨大的“迎光翱翔的翅膀”，這就是夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的柔性太陽(yáng)翼。柔性太陽(yáng)翼又稱太陽(yáng)能帆板或柔性太陽(yáng)電池陣，它是夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)入太空后的能量來(lái)源，堪稱“動(dòng)力心臟”。太陽(yáng)翼負(fù)責(zé)將源源不斷的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為空間站所需的動(dòng)能，是我國(guó)空間站不可或缺的“能量源泉”。

在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)站尾部配置著我國(guó)最大的柔性太陽(yáng)翼。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙太陽(yáng)翼單翼展開(kāi)長(zhǎng)度超過(guò)27米，兩個(gè)太陽(yáng)翼全部展開(kāi)長(zhǎng)度超過(guò)55米，單翼展面面積可達(dá)138平方米，全部展開(kāi)后的翼展超過(guò)270余平方米。如此巨大面積的太陽(yáng)翼會(huì)對(duì)夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的對(duì)接任務(wù)產(chǎn)生一定擾動(dòng)，故夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的太陽(yáng)翼首先進(jìn)行第一次展開(kāi)，以支撐夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙在交互對(duì)接時(shí)擁有充足的動(dòng)力和電力。這樣復(fù)雜的展開(kāi)過(guò)程，對(duì)于柔性太陽(yáng)翼的伸展機(jī)構(gòu)提出了更嚴(yán)格的要求。因此，支撐柔性太陽(yáng)翼的展收工作的材料就必須具備輕質(zhì)高強(qiáng)、高模量、高耐磨、尺寸穩(wěn)定等的特性。

上海交通大學(xué)金屬基復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授張荻、歐陽(yáng)求保團(tuán)隊(duì)研制的碳化硅增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高模量、耐磨性好、熱膨脹系數(shù)低、尺寸穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱系數(shù)高等特點(diǎn),它滿足了航天航空事業(yè)對(duì)輕質(zhì)高性能金屬基復(fù)合材料的迫切需求，為夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)入太空后的運(yùn)行做出了重要貢獻(xiàn)。

久久為功，馳而不息

材料性能不斷優(yōu)化

雖然相比于傳統(tǒng)的小型太陽(yáng)能帆板，大面積柔性太陽(yáng)翼有了質(zhì)的提升。然而，也隨之帶來(lái)了理論研究、試驗(yàn)和仿真的復(fù)雜性，系統(tǒng)展開(kāi)過(guò)程中會(huì)遇到接觸碰撞、間隙、摩擦等許多問(wèn)題。因此，為了滿足大規(guī)模航天器對(duì)于柔性太陽(yáng)翼的伸展要求，上海交通大學(xué)金屬基復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張荻教授和歐陽(yáng)求保教授團(tuán)隊(duì)，對(duì)研制的碳化硅增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的綜合性能進(jìn)行了更為嚴(yán)苛的探索。

在回憶起研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程，張荻教授介紹，“夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙中幾百件乃至上千件構(gòu)件的穩(wěn)定性問(wèn)題，是必須克服和跨越的一個(gè)問(wèn)題！”如果一個(gè)材料不穩(wěn)定，那么后續(xù)的性能分析猶如空中樓閣。“對(duì)于前期的基礎(chǔ)研究和后續(xù)的應(yīng)用研究，我們做了不計(jì)其數(shù)的研究探索。”張荻教授說(shuō)道。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)材料的設(shè)計(jì)、配方的優(yōu)化、工藝設(shè)計(jì)的完善、組份的優(yōu)化，使得碳化硅增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的性能不斷得以完善。在這些過(guò)程中，他們勇于創(chuàng)新突破，建立了復(fù)合熱力學(xué)/動(dòng)力學(xué)、基體合金化與表面改性等SiCp/Al界面容配復(fù)合技術(shù)，突破了高性能、大規(guī)格SiCp/Al復(fù)合材料的宏量化可控制備技術(shù)，以及SiCp/Al復(fù)合材料大型復(fù)雜構(gòu)件的精密成形加工技術(shù)，創(chuàng)制出了滿足我國(guó)空間站柔性太陽(yáng)翼展收機(jī)構(gòu)要求的輕質(zhì)高強(qiáng)多功能鋁基復(fù)合材料。