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星空浩瀚無比，探索永無止境。此時此刻，中國空間站正載著神舟十六號航天員乘組在近地軌道飛行。人類探索外太空離不開太空飛行器。您知道嗎？為了保證艙內航天員安全和儀器裝置正常工作，太空飛行器內部需要維持在合適的溫度範圍。為此，太空飛行器上都有一套經過精密計算、設計的熱控制系統，其中的熱控塗層對控制太空飛行器溫度起到至關重要的作用。不過，像低軌衛星、宇宙飛船、空間站 這些低地球軌道的太空飛行器，會面臨乙個致命的威脅，那就是原子氧對熱控塗層的侵蝕。今天的《創新之源 啟航新篇》，我們就一起走進中國科學院上海矽酸鹽研究所，看看科學家們是如何應對低地球軌道原子氧侵蝕，給太空飛行器穿上全方位的「護甲」。
我們先來看看近地空間的原子氧，究竟會給太空飛行器帶來什麼危害。
原子氧影響太空飛行器服役壽命和安全性。
近地空間有稀薄的空氣，在太陽紫外線的作用下，氧氣分解為原子氧，佔比高達80%，原子氧與高速運動的太空飛行器相互作用，可以引起太空飛行器結構材料的剝蝕老化，破壞太空飛行器熱控塗層，嚴重危害太空飛行器的可靠執行。
中國科學院上海矽酸鹽所研究員 宋力昕：空間站、飛船，這一類低軌的飛行器，它這環境下就有原子氧，原子氧因為大家知道氧氣有氧化性的。那麼原子氧就更活躍，它的氧化效能更強。而且在空間飛行器它有個很大的速度，原子氧跟這個飛行器撞擊，它會侵蝕材料很厲害。
宋力昕介紹說，有研究結果表明，原子氧與太空飛行器碰撞產生的相對動能高達5電子伏特，在原子氧強烈沖蝕效應產生的化學侵蝕和機械沖蝕作用下，太空飛行器表面材料受到嚴重剝蝕，從而使其效能過早退化、最終導致失效，大大降低太空飛行器的服役壽命和安全性。
中國科學院上海矽酸鹽所研究員 宋力昕：比如說我們的熱控層，原子氧給打破了以後它的熱控功能就沒有了。如果說一些導電塗層還能把這個導電性能全部破壞掉，那麼更有甚者就是說它能夠侵蝕裡面的太陽能電池，最後把這個電池也能破壞掉。所以我們在飛行器材料裡面一定要把工作做好。
原子氧會嚴重侵蝕太空飛行器表面有機材料。
原子氧對太空飛行器的危害，還有實驗證明。大量空間飛行實驗及地面模擬試驗的結果表明，原子氧對太空飛行器表面的高溫氧化、高速撞擊會使大部分有機材料受到嚴重侵蝕，產生質量損失、厚度損失，光學、熱學、電學及機械引數退化，造成結構材料強度下降、功能材料效能變壞；原子氧氧化侵蝕過程還會造成太空飛行器敏感表面的汙染，最終導致太空飛行器效能下降、壽命縮短、系統設計目標失敗。
面對原子氧這塊低軌太空飛行器發展道路上的絆腳石，中國科學院上海矽酸鹽所的科研團隊十幾年前就開始謀劃布局，用十年磨一劍的精神為我國的低軌太空飛行器量身打造金鐘罩、鐵布衫。
潛心攻關 抗原子氧塗層材料實現應用。
中國科學院上海矽酸鹽所研究員 宋力昕：我們主要是採用塗層的技術，保證原子氧達到航天材料表面它不能夠穿透，在表面就給它吸收掉。
上海矽酸鹽所從「東方紅一號」就開始為太空飛行器提供塗層材料支撐，積累厚重。按照以往的經驗，可以直接把抗原子氧效能優異的氧化矽材料塗在有機基材表面，類似手貼手的這樣乙個狀態。
中國科學院上海矽酸鹽所副研究員 谷紅宇：像手貼手的出現乙個有機基材和無機塗層還存在乙個明顯的介面，就會容易出現無機塗層在有機基材表面會脫落，然後開裂這樣乙個問題。
要消除這一介面，科研團隊大膽地提出乙個設想，要把無機塗層和有機基材料融合起來，變手貼手為十指緊緊相扣。這是乙個漫長而又枯燥的過程，科研團隊要從成千上萬的矽基材料中遴選出數百種開展實驗，谷紅宇回憶，當年實驗用的樣品就裝了幾大櫃，乙個模擬空間環境的實驗結果就需要半年左右的時間。
中國科學院上海矽酸鹽所副研究員 谷紅宇：我們採用了這種抗原子氧表面的改性技術，我們把這種有機基材鏈和鏈之間開啟，然後把無機塗層具有防護的元素和有機基材手拉手有機地融合在一起。
正是得益紮實的基礎研究支援，上海矽酸鹽所抗原子氧塗層材料在技術原理上最終取得重大突破，產品在一些型號的結構件和電源系統中實現了應用，並逐步走向了批量化應用階段，為我國低軌衛星星座的發展提供了強有力的材料支撐。
抗原子氧塗層材料應用於我國各型太空飛行器。
據了解，中國科學院上海矽酸鹽所承擔了我國幾乎所有型號太空飛行器用特種無機熱控塗層的研製和生產任務，多種塗層與材料解決了關鍵核心技術問題，成功應用於風雲系列衛星、載人航天工程、探月工程、北斗組網衛星、火星探測「天問一號」以及空間站等多個國家重大型號，為我國航天事業作出了重要貢獻。我們也期待中國航天的科研創新再創輝煌。
總台央視記者 帥俊全 雷飈 賀學國）