“天问探火”背后的功臣：4亿公里外“长途接线”(3)

　　奔向火星，要克服地球强大的引力，这要求天问一号探测器的总重量不能超过5000公斤。但远途旅行，天问一号要带不少“行李”——光推进剂就至少2500公斤。为了上天，天问一号不得不自己瘦下来——它的结构部件应用了世界上最轻的金属结构材料之一——新型镁锂合金。

　　“密度低、抗电磁干扰、抗辐射……”谈起镁锂合金的优点，西安交通大学材料科学与工程学院教授柴东朗如数家珍。

　　作为这一材料的研发者，早在2005年，柴东朗就开始了这项研究，灵感源自和朋友的一次聊天。“航天探测器要飞到遥远的宇宙，太胖肯定不行。”从搞航天工程的朋友口中，柴东朗得知，重量对卫星发射和火箭推力有着巨大的影响。过去，航天的主体材料大部分是铝合金，因为航天器对材料的强度及密度要求很高，只有铝合金能满足。“当时，我正在做碳化硅增强铝基复合材料的研究，这种材料性能虽高，但其密度与铝相仿。我就想能不能把它做轻一点？”柴东朗说，在所有金属中，锂的密度最低。他先试着把锂加了进去，材料的重量是减轻了，可强度也变低了。于是他又用其他合金化手段来提升材料的强度及耐热性、耐腐蚀性。在团队的不懈努力下，终于试验成功。此后，又进行开发应用，先后用了10年时间，新型镁锂合金才最终面世。与铝合金相比，同样大小，它的重量仅是铝合金的一半。

　　对于航天产业而言，重量减轻除了能减少对火箭推力的要求，还有一个重要意义是省钱。“探测器多一克的重量，增加的发射成本远超一克黄金。”镁锂合金生产制造方这样表示。

　　2016年12月22日，柴东朗在酒泉卫星发射中心亲眼目睹了自己多年的技术成果落地。那一天，长征二号丁运载火箭搭载着高分辨率微纳卫星顺利升空。这颗卫星的整体结构材料采用的就是镁锂合金。卫星升空那一刻，柴东朗没忍住，掉下了眼泪：“心情是很激动的。因为低密度的镁锂合金国外之前就有了，但咱们国家一直没有，国外也不卖给咱们。现在我们终于用上自己的新材料了！”发射结束后，柴东朗还特意去了为航天事业献身的烈士们的陵园。中国航天人一丝不苟、为国奉献的事迹让他再一次心潮澎湃。

　　如今，柴东朗已年逾七旬，他最初研究镁锂合金时的一头黑发也染上了岁月的风霜。但他依旧闲不下来。这几年，他带领团队对镁锂合金进行进一步改良，这次用在天问一号上的就是改进升级后的。“通过制备工艺改进及成分调整，现用的镁锂合金密度更低，大概是每立方厘米1.5克左右。而我们现在研制的第二代镁锂合金密度比这个还要低。目前，实验室的研发工作已经基本上完成了，希望能用到以后的航天产品上面。”(本报记者 王雅婧)

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