探秘“天问一号”成功降落火星背后的纺织力量！

2021年5月15日7时18分，天问一号火星探测器在环火轨道环绕了3个多月后，成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务中着陆火星取得成功。

整个着陆过程中，每个动作都必须环环相扣，精准完成，不容有丝毫失误。

要想平安稳定地降落到火星表面，首要问题就是让高速奔驰的天问一号减速。“超音速降落伞是减速技术中难度最大的一个环节，天问一号在使用降落伞时要保证在超音速、低密度、低动压下打开，而这个过程存在开伞困难、开伞不稳定等问题。”航天科技集团五院天问一号探测器总体主任设计师王闯介绍。天问一号打开降落伞进行伞系减速，当速度降至100m/s时，天问一号才通过反推发动机进行减速。

青岛海丽雅集团有限公司为“天问一号”提供着陆伞绳连接技术、研发并提供特种弹性绳索，以用于着陆器耐冲击试验。其中伞绳连接技术通过“自锁”的方式解决了探测器着陆伞在打开时承受巨大冲击力易发生脱离的问题，而弹性绳索则为着陆器完成了耐冲击试验。这两项工作都作用于探测器进入火星大气后安全着陆这一最核心环节。

“在着陆过程中，减速伞打开的一瞬间和探测器着陆的一瞬间对伞绳的冲击力非常大，传统绳索插接方式一旦耐受不住冲击力就会产生断裂，探测器也将无法完成后续任务。”青岛海丽雅集团有限公司副总工程师徐连龙说。“看到‘天问一号’火星探测器成功着陆，内心非常激动，这也是我们预期的结果。”5月15日一大早，徐连龙激动地说。

据介绍，着陆器进入火星大气层的速度约为21000km，超高速摩擦将产生上千摄氏度高温，这对降落伞绳提出了极高要求。

青岛海丽雅始建于1922年，由生产女士扎头绳起家，如今已发展成为以特种绳缆、应急自救产品研发生产等为主体的国家高新技术企业，曾先后为中国海洋科考船“大洋一号”、“科学”号、“雪龙”号、载人潜水器“蛟龙”号、大型飞船返回舱等国家重大科研项目定向研发特种绳缆。

在“落火”过程中，天问一号探测器要以合适的角度切入火星大气层，角度太小则无法进入大气层，角度太大又会因为被大气层过度加热而烧毁。在再入、下降与着陆过程中，探测器要在7分钟左右的时间里，将时速从约每小时2万千米降至0，实现软着陆。

“天问”源自于中国诗人屈原长诗《天问》，表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着，体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承，寓意探求科学真理征途漫漫和追求科技创新的永无止境。

星空浩瀚无比，探索永无止境，作为现代科学技术的结晶，航天技术对各种科学领域提出更高的要求，对促进这些科学技术的不断进步发挥着重要作用。在这些科学领域中，纺织科技为航天提供了新型、优质的功能性航天材料，目前航天用的纺织材料，根据用途可分为机体构造材料、舱内装饰材料、个体防护材料等等。

火箭、导弹、卫星、飞船上用的纺织材料，它是以纺织品为主的纤维增强型复合材料。其中主要是碳纤维复合材料，这种材料的特征是高温环境下具有高比强度、高比模、耐高温、耐烧蚀、耐冲击和化学稳定性好的优点，如碳纤维复合材料的比模量比例比钢和铝合金高五倍，强度高三倍，因而在航天领域被广泛用作人造卫星支架、卫星天线、航天飞机用的机翼、固体火箭发动机的喷管、战略导弹的末级助推器、载人飞行器和火箭导弹的鼻锥、机器人的外壳等等。

碳纤维复合材料作为宇宙飞船部件的结构材料和热防护材料，不仅可以满足苛刻的环境要求，而且可以大大减轻部件的质量，提高有效载荷、航程和射程。飞船质量减轻1kg，就可以使运载火箭减轻500kg。又如使用CC复合材料作导弹鼻锥时，除了质量减轻以外，其烧蚀率低、烧蚀均匀，可明显提高导弹实防能力和命中率。

在飞船的返回舱和轨道舱内用的纺织材料，主要是各种耐燃、防静电的纺织品。

宇航员和地勤人员的各种防护装备，如宇航服，它分为舱内航天服和舱外航天服两种。舱内航天服是航天员在航天器（飞船、空间站、航天飞机）内穿的航天服，它只要求防低压、防缺氧、耐高温和低温，结构较简单，对材料要求不太高。

舱外航天服是航天员出舱，在太空环境下活动所穿的航天服，它必须提供压力、热量、微流量体的防护、氧气、冷却水、饮用水、二氧化碳收集、电力和通信等功能，结构复杂，要求极高，它是至今为止要求最高、最昂贵的服装，其防护功能相当于飞船，要保护航天员免受热、冷、化学品、微流体、压力波动等危害，确保航天员的生命安全。

宇航服是一种结构复杂的组合套装，服装本体各层的特点是：

1．内衣要求柔软、舒适、富有弹性、吸湿透气、不粘皮肤、不影响生理指标的医学监护、不影响活动，选用纯棉或棉麻纺织品。

2．通风层。有3类要求：

①保护人体65%～75%的面积，有新鲜空气流通，并能带走人体散发出来的热量和湿气；

②通风层结构柔软而富有弹性；

③通风管阻力要小，是由聚氯乙烯和棉织成。

3．保暖层要求材料的保暖性好、柔软、质轻、阻燃、有弹性、不吸水，一般采用经特种整理的羊毛制品或合成纤维制成。

4．气密限制层。有5类要求：

①保持宇航员身体周围有一定气压；

②保障人体活动自如；

③加压情况下具有一定的外形和容积，能保证与坐姿和座椅形状一致；

④具有高的气密性，漏气量小于250ml/min；

⑤穿脱方便，气密层采用锦纶基布涂聚氨酯或氯丁橡胶制成，限制层采用聚酰胺纤维、聚四氯乙烯纤维或芳纶制成。

5．水冷服

以水为介质，通过特制的导管沿人体表面流动，把人体热量带走，达到降温的目的，水冷服流出的水经生命保障系统降温后再进入水冷服，循环利用，以保障热平衡，使人体感到舒适。其结构是锦纶织物上固定内径为1．5～3mm，壁厚0．5～1mm的乙烯乙酸酯的供水管，需要20～80根，管道总长80～120m，沿身体和四肢表面排列。通常水冷服与通风服联合使用，以达到供氧、排水、通风和散热的最佳效果。

6．隔热层

仅限于舱外航天服使用，其作用是防止过冷或过热，由5层材料构成，各层材料为涂铝聚酯或聚酰亚胺稀织物增强薄膜，它能耐-118～+113℃的外界温度，而在宇航服内保持10～43℃。

7．防微流量体/防撕裂层。它是宇航服的最外层，要求是：

①耐高温和低温，有一定阻燃性；

②耐辐射；

③耐臭氧；

④耐速压；

⑤耐真空和耐宇宙空间的不利因素（如微粒流、雷电等）的影响；

⑥织物表面要光滑、平整，使阻力小；

⑦重量轻、延长率低，主要材料是合成纤维织物，如芳纶纤维织物或聚四氟乙烯纤维织物。