航天飛機不可缺少“金屬陶瓷”和“偏二甲肼”
曆史車輪轉到20世紀60年代末期時,航天飛機出現了,人類實現了飛出地球、遨遊太空、探索宇宙奧秘、尋找外星智慧文明的美好願望。
航天飛機穿梭於大氣層內外,跟大氣摩擦產生的熱量使航天飛機的某些部位溫度高達2000度。建立一套防熱保護係統,使航天飛機有一個堅不可摧的外殼,無疑是至關重要的。什麼材料能耐得住2000度的考驗呢?塑料不行,玻璃不行,金屬不行。用陶瓷行不行?陶瓷雖然比金屬要好一些,但是太脆了。
人們把一些金屬粉末摻到粘土裏,經高溫燒結製成一種特殊的陶瓷,這種陶瓷稱為“金屬陶瓷”。它具有重量輕、硬度高、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等超常性能,適於製做航天飛機的外殼。
1988年11月,前蘇聯發射成功的首架航天飛機“暴風雪”號,其表麵完全由可耐高溫的防熱金屬陶瓷所覆蓋。1981年4月,美國發射的“哥倫比亞”號航天飛機的外殼鋪砌了34000塊形狀各異的金屬陶瓷防熱片。穿著這種外衣的航天飛機在大氣層內外飛行時產生的熱量,使金屬陶瓷中的金屬組分首先揮發並把熱量帶走。從而使航天飛機外殼的溫度大大降低,保持艙內的溫度、壓強與地麵上差不多,以保障宇航員的生命安全和儀器、設備的正常運轉。要使航天飛機安然無恙地穿越大氣層,實驗證明,金屬陶瓷防熱片不僅能經受高溫,而且還能重複使用100次以上。美國和英國的研究人員相繼用“洛膠——凝膠”的化學方法製造出氧化鋁、氧化矽、氧化硼之類的細微陶瓷珠粉,這種材料被認為是製造航天飛機防熱片最理想的材料。
1992年8月14日清晨七時,澳賽特B1衛星(澳星)在八條巨大的火龍緊抱下,驚天動地,呼嘯而起,以雷霆萬鈞之力直刺藍天,天空中留下一條長長的白帶,猶如仙女拋舞的長絹,十分迷人。是什麼物質如此地迅速燃燒,產生這等“神力”將衛星閃電般擎入藍天,送入運行軌道呢?
“澳星”發射所用火箭是我國自行研製的“長城二號E”捆綁式運載火箭,簡稱“長二捆”。其主要燃料是偏二甲肼,結構式為(CH3）2N－NH2,氧化劑為四氧化二氮(N2O4)。燃燒時的化學反應方程為:
（CH3）2NNH2+2N2O4=3N2↑+2CO2↑+4H2O+Ｑ
由此可知,是燃燒後巨大的熱量和氣體體積的迅速增加,產生巨大的推動力將火箭和衛星迅速送上藍天的。
偏二甲肼是一種易燃易爆的劇毒氣體,當它在空氣中的濃度超過30%時,哪怕一粒玉米大小的石子從兩米高的空中落下來,產生的靜電摩擦都會使之燃燒爆炸。空氣中若含有少量偏二甲肼,就會對人的神經係統和血液循環係統產生嚴重的毒害作用。
N2O4是一種無色具有強氧化性氣體,存在一種化學平衡狀態:N2O42NO2,若N2O4通過呼吸道(實際上已轉化為NO2)進入人體,與人體中的水份接觸,並生成相應的硝酸,從而灼燒人的呼吸道,置人於死地。
澳星的成功升空凝聚了無數科學家的夢想、追求和艱辛,他們實現了全國人民和航天人的共同心願。真是“澳星直上青天振國威長誌氣!”