2020年7月23日，“天问一号”探测器正式开启火星探测征程，目前已累计飞行258天，完成火星环绕工作，计划于今年5月至6月择机实施火星着陆，开展巡视探测。由于火星表面温度最低可达零下123℃，“天问一号”探测器如何适应极寒气候？此外，火星着陆阶段由发动机产生的高达上千度的高温，如何保证周边电子元器件正常工作？

　　“天问一号”火星探测器中，使用了我国独立自主研发的多项“黑科技”，其中，火星车采用了一种新型隔热保温材料——纳米气凝胶，它将分别用来应对“极热”和“极寒”两种严酷环境，并且超轻特性极大地减小了火星车的负担，让它跑得更快，跑得更远。纳米气凝胶在“天问一号”上如何运用？怎么应用服务老百姓的衣食住行?新华网记者第一时间独家采访了中国航天科工集团三院306所所长柳晓辉。

　　技术人员展示气凝胶材料的超轻特性

　　纳米气凝胶在“天问一号”上是如何运用？在探测器“落”和“巡”过程发挥了哪些作用？

　　柳晓辉：选择这种材料一是因为它在密度、耐温性能和隔热性能等方面有先天的优势，二是它能够通过微观结构的调控，实现性能的差异化，把某一方面的性能优势进一步发挥到极致。

　　“天问一号”一共运用了两种气凝胶材料，分别用来应对“极热”和“极寒”。“极热”考验出现在火星着陆阶段，着陆发动机产生的热量使周围的温度超过1000℃，气凝胶材质的隔热组件能够阻隔高温，仅仅10mm左右厚度的材料就能够在整个着陆过程让它身后的温度处于可接受的范围，就像消防员身上穿的防火服。“极寒”考验出现在火星巡视阶段，我们在火星车的表面铺设了大面积的气凝胶板，能够确保火星车在-130℃的环境正常工作，就像登山运动员身上穿的防寒服。这种材料本身密度极低，这是为了给火星车减负，让它“跑”得更快，“跑”得更远。

　　技术人员向记者们展示耐1500℃的气凝胶材料

　　“天问一号”即将在5月落火，你的团队现在还在做什么相关的试验吗？后续落火有什么安排？

　　柳晓辉：我们团队已经为应用在天问一号上的这种气凝胶工作了七、八年时间。在应用产品前，所有的实验的验证工作已经基本做完。当然，火星的表面相对于我们来说还是一个未知的环境，我们会继续跟踪在实际条件下还有哪些性能上的需求，听从总体安排。我们也和每一个关心中国航天的普通人一样，正密切关注“天问一号”的任务进展，成功落火后，根据总体单位反馈的回传数据，将进行数据的整理和分析工作，用于指导后续材料的性能优化。

　　技术人员展示气凝胶材料的良好疏水性能

　　纳米气凝胶怎么应用服务老百姓的衣食住行？

　　柳晓辉：气凝胶产品可以说已经经历了大量“火”与“冰”的考验。以本次火星探测任务为例，气凝胶材料首先应用于在长征5号运载火箭上发动机高温隔热燃气系统，护送“天问一号”顺利飞天。在“天问一号”火星着陆阶段，仅仅10mm左右厚度的耐高温气凝胶作为一道隔热屏障，使工作平台丝毫不受发动机产生的上千度高温影响。而在火星巡视阶段，火星车表面的超低密度气凝胶材料又作为超级防寒服，确保探测车在-130℃的极寒环境下正常工作。此外，我们的中温型、高温型系列气凝胶产品更是在航天装备舱体防热等领域实现了成熟的工程化应用。

　　实际上，高性能隔热复合材料不仅能“上九天揽月”，服务于航空航天高端领域，它也日常民用市场也占据了一席之地。如我们研制的气凝胶防寒服、防寒靴被誉为新一代超轻超保暖产品，钢包保温隔热产品帮助钢铁企业节约了大量能源成本。

　　我们非常重视高性能复合材料技术向民用市场的转化，如开展了用于“天舟一号“低温锁柜的真空气凝胶隔热板在超级节能冰箱中的应用研究等。我们已布局了高性能气凝胶在防火装备、管道保温、建筑节能等领域的发展路线。未来我们将利用所掌握的技术，更好地服务于国计民生。

　　背景延伸：气凝胶专业的发展历程

　　整个发展历程大致可以分为3个阶段：

　　第一个阶段是2005~2010年，这是萌发期。应该说是从0到1的时期，组建团队、构建试验室、搭建小试和中试工程装备，从试验室的瓶瓶罐罐，到巴掌大的样品；从第一套敷设了气凝胶隔热层的设备舱通过高温试验考核，再到随着航天装备冲上蓝天，306所的气凝胶材料正式走到了舞台的中央。

　　第二个阶段是2010~2018年，这是成熟期。经过了前期扎实的基础研究，技术团队已经掌握了气凝胶结构可控制备和工程应用的全套技术，先后发展了中温型、高温型等几个系列气凝胶产品，在二十几型航天装备上获得了应用。研究成果先后获得国家科技进步二等奖、国防技术发明一等奖和中国专利金奖。

　　第三个阶段是2018年到现在，开始进入收获期。如今306所的气凝胶研发团队已经拥有海归和双一流高校硕士博士三十余人，研究方向延展出了十几个分支，拥有完整的自主知识产权体系，成熟产品有二十几个牌号，遍及国防和民用两个市场，年均直接经济效益超过2亿元。