“八卦煉丹爐”一窺

11月18日下午，兩名航天員乘坐“神十一”返回地面，并帶回了珍貴的“天外來物”：兩批次共12支材料科學(xué)實驗樣品。當(dāng)晚9時左右，中科院上海硅酸鹽所的科研人員就拿到了這些完成太空實驗的材料，后續(xù)將交給科學(xué)家進(jìn)行詳細(xì)的性能測試和分析。

盛放這些“天外來物”的“八卦煉丹爐”，是上海硅酸鹽所牽頭研制的一只“身高”半米、體重約21公斤的“黑爐子”，學(xué)名叫作材料實驗爐。它由三部分組成，老大是材料實驗爐，材料實驗就是在它里面煉制的，核心溫度極高，外號“火種”；老二叫材料電控箱，是系統(tǒng)控制和運行的大腦，神機(jī)妙算，外號“智機(jī)”；三弟叫材料樣品袋，航天員更換和回收樣品要用到它，外號“探囊”。

如果戴上“透視眼”深入煉丹爐，“左輪手槍”式的結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙別致。它可以一次性將6種材料同時裝進(jìn)“彈夾”，扣動“扳機(jī)”開關(guān)，實驗材料依次自動進(jìn)入高溫的“槍管”中，完成材料的生長過程。

材料實驗爐設(shè)備從2013年10月開始研制，與地面上的設(shè)備相比，它有3個不尋常的本領(lǐng)。第一項技能高效節(jié)能，用一百瓦的功率就可以實現(xiàn)一千度的高溫，也就是只用一盞電燈泡的功率就可以熔化那么多的高溫材料，這其中的關(guān)鍵就是我們采用了很多節(jié)能保溫技術(shù)保證熱量不向外散發(fā)。第二項技能是多點溫度監(jiān)測，這個狹小的空間里安裝了21個溫度傳感器，這種設(shè)計在國內(nèi)是首次，在國際上也是少見的，幫助獲得測量內(nèi)部溫度的一手?jǐn)?shù)據(jù)，從而獲得空間環(huán)境的傳熱特性數(shù)據(jù)，不僅填補(bǔ)了以往的空白，更為將來太空材料實驗裝置設(shè)計提供更多數(shù)據(jù)參考。第三個技能是高精度樣品位置控制，它里面由一套精密的機(jī)械結(jié)構(gòu)控制完成，它的定位精確度可以達(dá)到0.1毫米，因為有反饋控制系統(tǒng)。第四個技能是人機(jī)界面，操作簡單，便于宇航員更換樣品。