星空浩瀚无比，探索永无止境。此时此刻，中国空间站正载着神舟十六号航天员乘组在近地轨道飞行。人类探索外太空离不开航天器。您知道吗？为了保证舱内航天员安全和仪器设备正常工作，航天器内部需要维持在合适的温度范围。为此，航天器上都有一套经过精密计算、设计的热控制系统，其中的热控涂层对控制航天器温度起到至关重要的作用。不过，像低轨卫星、宇宙飞船、空间站 这些低地球轨道的航天器，会面临一个致命的威胁，那就是原子氧对热控涂层的侵蚀。今天的《创新之源 启航新篇》，我们就一起走进中国科学院上海硅酸盐研究所，看看科学家们是如何应对低地球轨道原子氧侵蚀，给航天器穿上全方位的“护甲”。

　　近地空间有稀薄的空气，在太阳紫外线的作用下，氧气分解为原子氧，占比高达80%，原子氧与高速运动的航天器相互作用，可以引起航天器结构材料的剥蚀老化，破坏航天器热控涂层，严重危害航天器的可靠运行。

　　中国科学院上海硅酸盐所研究员 宋力昕：空间站、飞船，这一类低轨的飞行器，它这环境下就有原子氧，原子氧因为大家知道氧气有氧化性的。那么原子氧就更活跃，它的氧化性能更强。而且在空间飞行器它有个很大的速度，原子氧跟这个飞行器撞击，它会侵蚀材料很厉害。

　　宋力昕介绍说，有研究结果表明，原子氧与航天器碰撞产生的相对动能高达5电子伏特，在原子氧强烈冲蚀效应产生的化学侵蚀和机械冲蚀作用下，航天器表面材料受到严重剥蚀，从而使其性能过早退化、最终导致失效，大大降低航天器的服役寿命和安全性。

　　中国科学院上海硅酸盐所研究员 宋力昕：比如说我们的热控层，原子氧给打破了以后它的热控功能就没有了。如果说一些导电涂层还能把这个导电性能全部破坏掉，那么更有甚者就是说它能够侵蚀里面的太阳能电池，最后把这个电池也能破坏掉。所以我们在飞行器材料里面一定要把工作做好。

　　原子氧对航天器的危害，还有实验证明。大量空间飞行实验及地面模拟试验的结果表明，原子氧对航天器表面的高温氧化、高速撞击会使大部分有机材料受到严重侵蚀，产生质量损失、厚度损失，光学、热学、电学及机械参数退化，造成结构材料强度下降、功能材料性能变坏；原子氧氧化侵蚀过程还会造成航天器敏感表面的污染，最终导致航天器性能下降、寿命缩短、系统设计目标失败。

　　面对原子氧这块低轨航天器发展道路上的绊脚石，中国科学院上海硅酸盐所的科研团队十几年前就开始谋划布局，用十年磨一剑的精神为我国的低轨航天器量身打造金钟罩、铁布衫。

　　中国科学院上海硅酸盐所研究员 宋力昕：我们主要是采用涂层的技术，保证原子氧达到航天材料表面它不能够穿透，在表面就给它吸收掉。

　　上海硅酸盐所从“东方红一号”就开始为航天器提供涂层材料支撑，积累厚重。按照以往的经验，可以直接把抗原子氧性能优异的氧化硅材料涂在有机基材表面，类似手贴手的这样一个状态。

　　中国科学院上海硅酸盐所副研究员 谷红宇：像手贴手的出现一个有机基材和无机涂层还存在一个明显的界面，就会容易出现无机涂层在有机基材表面会脱落，然后开裂这样一个问题。

　　要消除这一界面，科研团队大胆地提出一个设想，要把无机涂层和有机基材料融合起来，变手贴手为十指紧紧相扣。这是一个漫长而又枯燥的过程，科研团队要从成千上万的硅基材料中遴选出数百种开展实验，谷红宇回忆，当年实验用的样品就装了几大柜，一个模拟空间环境的实验结果就需要半年左右的时间。

　　中国科学院上海硅酸盐所副研究员 谷红宇：我们采用了这种抗原子氧表面的改性技术，我们把这种有机基材链和链之间打开，然后把无机涂层具有防护的元素和有机基材手拉手有机地融合在一起。

　　正是得益扎实的基础研究支持，上海硅酸盐所抗原子氧涂层材料在技术原理上最终取得重大突破，产品在一些型号的结构件和电源系统中实现了应用，并逐步走向了批量化应用阶段，为我国低轨卫星星座的发展提供了强有力的材料支撑。

　　据了解，中国科学院上海硅酸盐所承担了我国几乎所有型号航天器用特种无机热控涂层的研制和生产任务，多种涂层与材料解决了关键核心技术问题，成功应用于风云系列卫星、载人航天工程、探月工程、北斗组网卫星、火星探测“天问一号”以及空间站等多个国家重大型号，为我国航天事业作出了重要贡献。我们也期待中国航天的科研创新再创辉煌。