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2016年1月JournalofDeepSpaceExplorationJanuary2016

深空环境下热防护材料的研究及应用进展

张鹏飞，梁龙，陶积柏，董薇，宫顼，张玉生，黎昱

(北京卫星制造厂，北京100094)

摘要：随着对太空探索的深入，空间飞行器所面临的环境也越趋恶劣：太空飞行过程中的高温羽流防护，高速返回

再入过程中高温气动加热；长时间日光下飞行会使飞行器表面温度越来越高；一些星球上高温的大气环境导致人类现有制

造飞行器的材料无法抵挡。本文搜集国内外先进热防护系统研究资料，了解重点发展方向，介绍了我国神舟飞船热防护材

料以及已经开发出的新型轻质高效热防护材料，为我国今后用于恶劣环境下的飞行器材料提供一些信息和材料基础。

关键词：隔热；轻质；高效；热防护材料

中图分类号：TB35文献标识码：A文章编号：2095-7777(2016)01-0077-06

DOI:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.01.012

引用格式：张鹏飞,梁龙,陶积柏,等.深空环境下热防护材料的研究及应用进展[J].深空探测学报,2016,3(1):

77–82.

Referenceformat:ZhangPF,LiangL,TaoJB,etal.Researchanddevelopmentofthermalprotectionmaterials

appliedindeepspaceexploration[J].JournalofDeepSpaceExploration,2016,3(1):77–82.

0引言密度烧蚀材料，利用表面烧蚀带走大量热量，并且通

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过内部多孔形成低热导来阻隔高温。

当今各国对太空资源越来越重视，太空探索的竞

2004年，美国的“信使号”(Messenger)(图3)踏上了

争也随之而激烈，临近空间已经不再是传统航天大国

水星和金星的探索之旅。“信使号”探测器在奔向水、

的专署区域。因此，太空探测向深层空间开拓成为航

金星途中会长时间暴露在太阳光照射下，因此，探测

天大国保持技术领先和获得资源优先开发权的首要目

器被照射的表面会持续升温，如果没有热防护，探测

标。深空探测以及太空活动的多样化也能极大地推动

器表面的铝质材料和树脂材料都会失效。“信使号”探

人类对宇宙起源和太阳系内各天体的发展演化、地球

测器为了解决热防护问题，在探测器的朝阳面特制了

以外生命和水的存在的探测研究水平的持续发展，提

一套“遮阳伞”，这种伞将探测器保护在其影子中，使

高民族自豪感和创新精神。

探测器在整个旅途中一直工作在20°C左右。遮阳伞的

“阿波罗”登月飞船首次将人类带到月球上，飞船

主要材料是Nextel(氧化铝和莫来石纤维)多层轻质陶瓷