什么样的外衣让“嫦娥”比钻石还刚
①嫦城五号返回地球时，进入大气层后高速摩擦将使探测器表面温度高达3000℃以上，而这样的湿度下几乎连金刚石都会熔化，如果高湿被传导到返回器内部，将对携带的月球“土特产”产生影响。为此，科学家们设计了一系列措施保证嫦娥五号返回器平安回家。
②航天器在飞行过程中会与大气层发生剧烈摩擦，从而在航天器表面产生超高温，如果不使用防热材料，在高温作用下，航天器表面材料很快就会出现变形、熔化和消失的现象（也称烧蚀后退），最后像流星一样消失在天际。
③防热材料，顾名思义，作用就是防止产品内部的结构被外界的高温所熔化，航天器的防热材料要在耐高温的同时发挥其结构承载性能，是航天器的“骨骼”。
④据介绍，由于航天器不同的部位对防热材料的需求不同，需要选择不同耐热温度的材料。比如，环氧树脂基复合材杜可时受120℃左右的温度， 使用范围比较广泛，可以应用于火箭整流罩、卫星结构件等；双马树脂基复合材料可以耐受200℃以上的温度，主要应用于火箭防热底板、仪器抢舱段筝；而聚酰亚胺基复合材料则可耐受500℃左右的高温，可应用于火箭及航天器的耐高温部件。
⑤为减轻航天器载重负担，科研人员要确保嫦五号返回器防热材料每1克重量都用在刀刃上，最终他们根据各部位受热情况的不同，在大底迎风面、大底背风面、大底拐弯角环、侧壁迎风面、侧壁背风面、侧壁舱盖与边缘防热环、稳定翼七大部位分別应用了7种不同成分的防热烧蚀材料。比如，气动加热最严重的大底结构，采用的是新型轻质低密度烧防热材料，其密度约为每立方厘米0.5克，每平方米可承受6兆瓦（MW）的热流环境；拐角采用连续纤维增强中低密度结构策略；侧壁结构采用的是超轻质的蜂窝增强防热材料，密度约为每立方厘米0.36克，每平方米可承受1.5MW的热流环境。这7种材料相互配合、和谐相处，防热减重两不误。
⑥此次嫦五号返回器还采用了一个非常有特点的再入模式：半弹道跳跃式再入，形象地说就是打水漂式返回。让返回器先高速进入大气层，随后借助大气层提供的升力“跳”起来，再以第一宇宙速度重新进入大气层返回地面。
⑦具体来说，在进入返回轨道时，返回器一开始是以第二宇宙速度，即每秒11.2公里的速度进入大气层，以这个速度从北京到上海耗时不到100秒。当以第二宇宙度移动时，材料温度将达到3000℃以上。
⑧进入大气层后没多久，为了减速，返回器会向上跳跃回到太空，这时外部温度约是-120℃。接着又以每秒7.8公里的第一宇宙速度进入大气层，这时材料表面温度约为1800℃。
⑨打个比喻，如果把返回器比喻成一口锅，那么上述过程相当于锅先经大火爆妙，然后被放进冰块里，再被从冰块里拿出来经历小火慢炖。因此，这次的防热材料不但要经历冷热交变，更要同时经受“大火爆炒”和“小火慢炖”的双重考验，对最外层的防热材料提出了极高的高温烧蚀强度要求。
⑩为此，研发团队开展了集中攻关，最终创新性地研制了以碳为主的材料体系，并顺利解决了烧蚀后退等问题。
（选自《科技日报》，有删改）
