新華網北京4月9日電（記者袁晗 劉廈）2020年7月23日，“天問一號”探測器正式開啟火星探測征程，目前已累計飛行258天，完成火星環繞工作，計劃于今年5月至6月擇機實施火星著陸，開展巡視探測。由于火星表面溫度最低可達零下123℃，“天問一號”探測器如何適應極寒氣候？此外，火星著陸階段由發動機產生的高達上千度的高溫，如何保證周邊電子元器件正常工作？
“天問一號”火星探測器中，使用了我國獨立自主研發的多項“黑科技”，其中，火星車使用的熱控材料是新型隔熱保溫材料——納米氣凝膠，它將分別用來應對“極熱”和“極寒”兩種嚴酷環境，并且超輕特性極大地減小了火星車的負擔，讓它跑得更快，跑得更遠。納米氣凝膠在“天問一號”上如何運用？怎么應用服務老百姓的衣食住行?新華網記者第一時間獨家采訪了中國航天科工集團三院306所所長柳曉輝。
技術人員展示氣凝膠材料的超輕特性
納米氣凝膠在“天問一號”上是如何運用？在探測器“落”和“巡”過程發揮了哪些作用？
柳曉輝：選擇這種材料一是因為它在密度、耐溫性能和隔熱性能等方面有先天的優勢，二是它能夠通過微觀結構的調控，實現性能的差異化，把某一方面的性能優勢進一步發揮到極致。
“天問一號”一共運用了兩種氣凝膠材料，分別用來應對“極熱”和“極寒”。“極熱”考驗出現在火星著陸階段，著陸發動機產生的熱量使周圍的溫度超過1000℃，氣凝膠材質的隔熱組件能夠阻隔高溫，僅僅10mm左右厚度的材料就能夠在整個著陸過程讓它身后的溫度處于可接受的范圍，就像消防員身上穿的防火服?！皹O寒”考驗出現在火星巡視階段，我們在火星車的表面鋪設了大面積的氣凝膠板，能夠確?；鹦擒囋?130℃的環境正常工作，就像登山運動員身上穿的防寒服。這種材料本身密度極低，這是為了給火星車減負，讓它“跑”得更快，“跑”得更遠。
技術人員向記者們展示耐1500℃的氣凝膠材料
“天問一號”即將在5月落火，你的團隊現在還在做什么相關的試驗嗎？后續落火有什么安排？
柳曉輝：我們團隊已經為應用在天問一號上的這種氣凝膠工作了七、八年時間。在應用產品前，所有的實驗的驗證工作已經基本做完。當然，火星的表面相對于我們來說還是一個未知的環境，我們會繼續跟蹤在實際條件下還有哪些性能上的需求，聽從總體安排。我們也和每一個關心中國航天的普通人一樣，正密切關注“天問一號”的任務進展，成功落火后，根據總體單位反饋的回傳數據，將進行數據的整理和分析工作，用于指導后續材料的性能優化。
技術人員展示氣凝膠材料的良好疏水性能
納米氣凝膠怎么應用服務老百姓的衣食住行？
柳曉輝：氣凝膠產品可以說已經經歷了大量“火”與“冰”的考驗。以本次火星探測任務為例，氣凝膠材料首先應用于在長征5號運載火箭上發動機高溫隔熱燃氣系統，護送“天問一號”順利飛天。在“天問一號”火星著陸階段，僅僅10mm左右厚度的耐高溫氣凝膠作為一道隔熱屏障，使工作平臺絲毫不受發動機產生的上千度高溫影響。而在火星巡視階段，火星車表面的超低密度氣凝膠材料又作為超級防寒服，確保探測車在-130℃的極寒環境下正常工作。此外，我們的中溫型、高溫型系列氣凝膠產品更是在國防武器裝備艙體防熱等領域實現了成熟的工程化應用。
實際上，高性能隔熱復合材料不僅能“上九天攬月”，服務于航空航天高端領域，它也日常民用市場也占據了一席之地。如我們研制的氣凝膠防寒服、防寒靴被譽為新一代超輕超保暖產品，鋼包保溫隔熱產品幫助鋼鐵企業節約了大量能源成本。
我們非常重視高性能復合材料技術向民用市場的轉化，如開展了用于“天舟一號“低溫鎖柜的真空氣凝膠隔熱板在超級節能冰箱中的應用研究等。我們已布局了高性能氣凝膠在防火裝備、管道保溫、建筑節能等領域的發展路線。未來我們將利用所掌握的技術，更好地服務于國計民生。
背景延伸：氣凝膠專業的發展歷程
整個發展歷程大致可以分為3個階段：
第一個階段是2005～2010年，這是萌發期。應該說是從0到1的時期，組建團隊、構建試驗室、搭建小試和中試工程裝備，從試驗室的瓶瓶罐罐，到巴掌大的樣品；從第一套敷設了氣凝膠隔熱層的設備艙通過高溫試驗考核，再到隨著航天裝備沖上藍天，306所的氣凝膠材料正式走到了舞臺的中央。
第二個階段是2010～2018年，這是成熟期。經過了前期扎實的基礎研究，技術團隊已經掌握了氣凝膠結構可控制備和工程應用的全套技術，先后發展了中溫型、高溫型等幾個系列氣凝膠產品，在二十幾型航天裝備上獲得了應用。研究成果先后獲得國家科技進步二等獎、國防技術發明一等獎和中國專利金獎。
第三個階段是2018年到現在，開始進入收獲期。如今306所的氣凝膠研發團隊已經擁有海歸和雙一流高校碩士博士三十余人，研究方向延展出了十幾個分支，擁有完整的自主知識產權體系，成熟產品有二十幾個牌號，遍及國防和民用兩個市場，年均直接經濟效益超過2億元。
監制：朱永磊 邱小敏
策劃：李由
記者：袁晗 劉廈
海報：程媛媛
通訊員：田少星
實習生：秦海明
