紡織智造又為中國航天助攻

 

　　“鵲橋”号中繼星是給今年年底将要實施的嫦娥四号探月任務架設的，是世界首顆運行于地月拉格朗日L2點的通信衛星，也将成為人類曆史上第一顆地球軌道外專用中繼通信衛星。

 

　　月球的自轉和公轉周期相同，導緻它隻有一面對着地球，我們在地球上永遠沒法直接看到月球背面。而嫦娥四号的着陸器和月球車，将在我們看不見的月球背面着陸。隻有先架好“鵲橋”，嫦娥四号到月球背面之後，才不會跟我們失去聯系。而最好的辦法就是在地月拉格朗日L2點布置一顆中繼衛星，既能“看到”月球背面，也能“看到”地球，可以提供嫦娥四号軟着陸及月面工作期間的測控支持。

 

　　這顆中繼衛星質量425千克，預期壽命5年以上。本體為長方體構型，頂部安裝大口徑的傘狀抛物面天線，将承擔對月雙向中繼的重任。像一把傘一樣。發射時，它會收起，進入太空後，它将适時打開。

 

　　而這承擔着重要任務的傘狀抛物面天線，就運用東華大學紡織學院陳南梁教授團隊參與研制的星載天線金屬網。

 

　　這把“傘”的學名叫“星載天線金屬網”，它不僅開創我國衛星采用自主研發金屬網天線的曆史，還為柔性天線關鍵産品國産化進程發揮裡程碑式的作用，為國産金屬網在軌順利應用奠定堅實的基礎。金屬網是衛星天線反射電磁波的關鍵部件和星載網狀天線的基礎材料。但長期以來，我國星載天線金屬網主要靠進口，從2008年開始，陳南梁教授團隊與相關研究所攜手，踏上一條國家航天使命必達的攻關路。不斷突破技術壁壘，真正實現國産化。

 

　　長期以來，該團隊始終堅守四個字：紡織智造。以往星載天線采用的多是鋁合金等傳統金屬材質的材料，重且不說還硬，不利于衛星天線在太空中收放自如。反複試驗中，團隊發現鍍金钼絲能夠讓衛星天線既輕便又性能穩定。該材料具有高強度、低熱膨脹系數、不易斷、反射率高等特性，是用于制造空間可展開網狀天線反射體的絕佳“物選”。但要把它做成金屬網卻不簡單，既要強韌，受得住發射飛行外力“折騰”，還要柔軟可編，易在太空中收納展開。既然要“剛柔并濟”，就要利用到紡織經編技術。

 

　　紡織通常是經緯線十字交叉，而經編則是像織毛衣一樣将紗線彎曲成圈相互穿套形成織物。在生産網眼織物時，與其他生産技術相比，經編技術更實用。生産的網眼織物可以有不同的大小和形狀，且不需要經過任何特殊整理單靠自身結構，就能使織物形狀穩定、牢固。這對于在太空惡劣環境下“生存”的衛星來說是再好不過的。

 

　　經過長期不懈的科研攻關，陳教授團隊采用極細金屬絲合股及經編技術，實現把隻有頭發絲1/4細的極細鍍金钼絲纖維合股加撚的技術突破，還創新設計制造出專用的并線、整經和經編設備及全套生産工藝。據團隊介紹，這一系列的技術和工藝突破，不僅順利實現衛星天線金屬網“剛柔并濟”，同時還讓這把“大傘”的重量較前減少90%以上，更便于攜帶和做大尺寸，北鬥導航衛星、移動通訊衛星的大功率通訊都得益于此。經過陳教授團隊的不懈努力，一張織出來的小小金屬網就能大大地助力中國航天事業的發展。