【文/觀察者網(wǎng) 熊超然】“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了很長時(shí)間，設(shè)備和樣品已經(jīng)更換了三次，但這一切都是值得的，因?yàn)榻K于開花結(jié)果�！�
據(jù)香港《南華早報(bào)》1月7日報(bào)道，三年多以來，中國航天員一直在“天宮”空間站開展一項(xiàng)看似普通、但實(shí)際上卻是“不可能完成”的實(shí)驗(yàn)用激光照射懸浮在真空室中的合金顆粒，仔細(xì)觀察這些顆粒，而后記錄顆粒在冷卻過程中發(fā)生的細(xì)微變化。利用在太空得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，地球上的中國科學(xué)家現(xiàn)已首次成功制造出符合工業(yè)應(yīng)用嚴(yán)格要求的鈮合金，這一突破可能將徹底改變航空航天技術(shù)。
專家指出，如果能夠借此研究成果大規(guī)模生產(chǎn)鈮合金，那么中國將在軍事和高端制造業(yè)領(lǐng)域占據(jù)巨大優(yōu)勢。想當(dāng)年，美國搬出臭名昭著的“沃爾夫條款”禁止中美兩國航天合作，將中國排除在國際空間站之外；而如今，中國堅(jiān)持獨(dú)立自主，在空間站領(lǐng)域“殺出一條血路”。
這位專家目睹此情此景感嘆這證明了一個(gè)國家擁有自己的空間站是多么的重要。
2023年11月28日，中國載人航天工程首次對外發(fā)布由神舟十六號乘組返回地面前手持高清相機(jī)，通過飛船繞飛拍攝的空間站組合體全景照片。 新華社發(fā)（中國載人航天工程辦公室供圖）
據(jù)報(bào)道，由鈮合金制成的渦扇發(fā)動機(jī)葉片能夠承受超過1700攝氏度的高溫，這種材料比目前常用的鎳或鈦合金更輕，且在高溫下的抗壓強(qiáng)度是它們的三倍。因此，用這種材料制成的發(fā)動機(jī)能夠達(dá)到現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的速度和運(yùn)行效率。
然而，鈮合金存在兩大主要缺陷，阻礙了其大規(guī)模生產(chǎn)：其高強(qiáng)度晶體的生長非常緩慢，需要近1600攝氏度下長達(dá)100小時(shí)才能完成，而且由此得到的樣品在室溫下極脆，無法滿足發(fā)動機(jī)制造工廠的要求。
不過，這些難題現(xiàn)在都已經(jīng)被中國科學(xué)院院士、西北工業(yè)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授魏炳波領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)解決。該團(tuán)隊(duì)采用了一種新的快速冷卻方法，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量鈮硅晶體近9厘米/秒的生產(chǎn)速度。此外，通過添加微量的鉿，使合金的室溫強(qiáng)度提高了三倍多，滿足了發(fā)動機(jī)裝配線的要求。
“提高斷裂韌性對于鈮硅基合金的工業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要。”去年12月27日，魏炳波及其同事在發(fā)表于中國物理學(xué)會主辦的《物理學(xué)報(bào)》上的一篇同行評審論文中寫道。
鈮是一種稀有金屬，中國目前是鈮的最大消費(fèi)國，主要用于制造高性能鋼材。中國自身的鈮儲量僅占世界總量的不到1%，而同為金磚國家的巴西生產(chǎn)了世界上近90%的鈮，這個(gè)南美國家也是中國主要的礦石供應(yīng)國之一。
《南華早報(bào)》指出，此前，西北工業(yè)大學(xué)因其在高超音速飛行器等尖端技術(shù)方面的研發(fā)實(shí)力雄厚，竟遭受到美國的嚴(yán)厲制裁，甚至還遭到美國國家安全局（NSA）的網(wǎng)絡(luò)攻擊。不過，中方也加大了對這所大學(xué)的支持力度。自2021年以來，魏炳波團(tuán)隊(duì)獲許在中國的空間站進(jìn)行實(shí)驗(yàn)科研。
研究人員認(rèn)為，稀有金屬鈮可能是航空航天業(yè)革命的關(guān)鍵 資料圖
正是得益于微重力環(huán)境，中國科學(xué)家觀察到了一些前所未有的現(xiàn)象，包括合金快速凝固過程中產(chǎn)生的獨(dú)特縮孔結(jié)構(gòu)，以及與以往地面實(shí)驗(yàn)相比完全不同的晶體生長模式。這些基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，幫助魏炳波團(tuán)隊(duì)更深入地理解了鈮合金的物理本質(zhì)，從而推動了更實(shí)用、更高效制備方法的開發(fā)。
“這是上天賜予的禮物�！币晃粊碜员本�、未參與這項(xiàng)研究的材料科學(xué)家認(rèn)為：“很難想象一個(gè)團(tuán)隊(duì)能夠獲得如此多的資源，并堅(jiān)持這么長時(shí)間在太空中進(jìn)行如此具有挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)。如果未來能夠大規(guī)模生產(chǎn)鈮合金，那么這將使中國在軍事和高端制造業(yè)領(lǐng)域占據(jù)巨大優(yōu)勢�！�
他還發(fā)出這樣的感嘆：“這證明了一個(gè)國家擁有自己的空間站是多么的重要�！�
《南華早報(bào)》介紹稱，國際空間站比中國的“天宮”更大，禁止開展與軍事有關(guān)的研究，并要求成員國分享研究成果。多年以前，中國也曾申請加入國際空間站。
然而，美俄日等16個(gè)國家在1998年聯(lián)合建設(shè)國際空間站項(xiàng)目時(shí)，就曾對中國祭出“太空封殺令”，以政治、資金、技術(shù)等方面緣由，將中國排除在國際空間站項(xiàng)目之外。2011年，美國又通過了旨在禁止中美兩國航天合作的“沃爾夫條款”（由當(dāng)時(shí)的美國眾議員弗蘭克魯?shù)婪蛭譅柗蛱岢�，F(xiàn)rank Rudolph Wolf），以所謂“存在間諜風(fēng)險(xiǎn)”為理由，封死了中國參與國際空間站合作的道路。
面對美國的“太空封殺令”，中國堅(jiān)持獨(dú)立自主，在空間站領(lǐng)域“殺出一條血路”。眾所周知，多年以后，被稱為“天宮”的中國空間站，是我國建成的國家級太空實(shí)驗(yàn)室，這一完全自建的空間站，給我國帶來了許多好處和便利。
如今，中國空間站正在太空遨游。國際空間站已垂垂老矣，面臨老化、漏氣等各種安全隱患。
美國�？怂剐侣劸W(wǎng)去年12月31日稱，面對中國的競爭，美國推進(jìn)空間站商業(yè)化，準(zhǔn)備讓國際空間站脫離軌道，并讓美國企業(yè)開發(fā)的空間站取而代之。但人們擔(dān)心這一想法會步美國航天飛機(jī)計(jì)劃的后塵，不斷出現(xiàn)延誤，屆時(shí)中國或?qū)⒊蔀槿蛭ㄒ粨碛锌臻g站的國家。
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