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陶瓷材料運用到航空技術上


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當探險家找到沉沒在大西洋底的泰坦尼克號時,他們發現船身銹跡斑斑,許多部件開始散架,已經很難打撈,于是,他們把目光投向了船上那些完好無損的中國古瓷器。如今,古老的陶瓷又煥發了新的生命,它們的目的地將在太空。一種名叫碳化硅的陶瓷材料開始應用在一批航天器上,引起了一場空間望遠鏡減重的革命。

  在位于法國西南部普福拉尼茲的一個生產車間里,工人們正在拼裝由碳化硅陶瓷制成的歐洲赫胥爾紅外天文望遠鏡的主鏡,在目前所有的空間望遠鏡中,該主鏡號稱世界第一——直徑為3.5米,而它的質量僅為250千克。相比之下,由巨型玻璃制成的直徑2.4米的哈勃望遠鏡主鏡重829千克,如果用同樣的玻璃制造赫胥爾望遠鏡的主鏡,質量將達1500千克,采用碳化硅陶瓷材料讓它的體重減輕了83%。

  赫胥爾望遠鏡體型龐大的主鏡曾讓研制人員傷透了腦筋,為了減輕質量,他們曾想過用鋁或美國提供的碳纖維復合材料來制造。最終在法國西南的一家僅有30人名叫Boostec的小公司找到了靈感,該公司研制的一種碳化硅陶瓷具有質量輕、機械和熱穩定性好,容易打磨,適合自動化加工,不易被腐蝕等優點,完全能滿足生產望遠鏡主鏡的要求,還能大大降低主鏡的質量。該公司為歐洲防務公司制造的第一個空間用陶瓷儀器是3月份剛剛發射的羅塞塔彗星探測器上的分析儀器;第二個是臺灣的華衛二號上的遙感儀器。現在該公司的訂單源源不斷,包括為赫胥爾望遠鏡的主鏡做備份和為歐洲另一顆衛星研制光學探測儀器。

  赫胥爾望遠鏡的主鏡由12片組成,光學鏡面碾磨成薄薄的3毫米,上面再覆一層350納米的鋁膜來增加反射率。該望遠鏡將以57~670毫米的紅外和次毫米波掃描天際,探測星系和恒星的成因及外星系的水行星。為保證它上面的紅外觀測儀器能觀測到低溫的天體,該望遠鏡將通過2360升的液氦來降溫,讓傳感器溫度保持在-271℃,鏡子溫度維持在-203℃.
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