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5月21日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號丙運(yùn)載火箭，成功將嫦娥四號任務(wù)發(fā)射“鵲橋”號中繼星發(fā)射升空。這顆衛(wèi)星穿針引線，在地面和月球背面之間架起了通信的橋梁。

裝載著“鵲橋”號的長征四號發(fā)射瞬間。

“鵲橋”號中繼星是給今年年底將要實(shí)施的嫦娥四號探月任務(wù)架設(shè)的，是世界首顆運(yùn)行于地月拉格朗日L2點(diǎn)的通信衛(wèi)星，也將成為人類歷史上第一顆地球軌道外專用中繼通信衛(wèi)星。

月球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期相同，導(dǎo)致它只有一面對著地球，我們在地球上永遠(yuǎn)沒法直接看到月球背面。而嫦娥四號的著陸器和月球車，將在我們看不見的月球背面著陸。只有先架好了“鵲橋”，嫦娥四號到了月球背面之后，才不會跟我們失去聯(lián)系。而最好的辦法就是在地月拉格朗日L2點(diǎn)布置一顆中繼衛(wèi)星，既能“看到”月球背面，也能“看到”地球，可以提供嫦娥四號軟著陸及月面工作期間的測控支持。

這顆中繼衛(wèi)星質(zhì)量425千克，預(yù)期壽命5年以上。本體為長方體構(gòu)型，頂部安裝大口徑的傘狀拋物面天線，將承擔(dān)對月雙向中繼的重任。像一把傘一樣。發(fā)射時，它會收起，進(jìn)入太空后，它將適時打開。

“鵲橋”號中繼衛(wèi)星天線打開效果圖。

而這承擔(dān)著重要任務(wù)的傘狀拋物面天線，就運(yùn)用了東華大學(xué)紡織學(xué)院陳南梁教授團(tuán)隊參與研制的星載天線金屬網(wǎng)。

這把“傘”的學(xué)名叫“星載天線金屬網(wǎng)”，它不僅開創(chuàng)了我國衛(wèi)星采用自主研發(fā)金屬網(wǎng)天線的歷史，還為柔性天線關(guān)鍵產(chǎn)品國產(chǎn)化進(jìn)程發(fā)揮了里程碑式的作用，為國產(chǎn)金屬網(wǎng)在軌順利應(yīng)用奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。金屬網(wǎng)是衛(wèi)星天線反射電磁波的關(guān)鍵部件和星載網(wǎng)狀天線的基礎(chǔ)材料。但長期以來，我國星載天線金屬網(wǎng)主要靠進(jìn)口，從2008年開始，陳南梁教授團(tuán)隊與相關(guān)研究所攜手，踏上了一條國家航天使命必達(dá)的攻關(guān)路。不斷突破技術(shù)壁壘，真正實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。

長期以來，該團(tuán)隊始終堅守四個字：紡織智造。以往星載天線采用的多是鋁合金等傳統(tǒng)金屬材質(zhì)的材料，重且不說還硬，不利于衛(wèi)星天線在太空中收放自如。反復(fù)試驗(yàn)中，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)鍍金鉬絲能夠讓衛(wèi)星天線既輕便又性能穩(wěn)定。該材料具有高強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)、不易斷、反射率高等特性，是用于制造空間可展開網(wǎng)狀天線反射體的絕佳“物選”。但要把它做成金屬網(wǎng)卻不簡單，既要強(qiáng)韌，受得住發(fā)射飛行外力“折騰”，還要柔軟可編，易在太空中收納展開。既然要“剛?cè)岵?jì)”，就要利用到紡織經(jīng)編技術(shù)。

紡織通常是經(jīng)緯線十字交叉，而經(jīng)編則是像織毛衣一樣將紗線彎曲成圈相互穿套形成織物。在生產(chǎn)網(wǎng)眼織物時，與其他生產(chǎn)技術(shù)相比，經(jīng)編技術(shù)更實(shí)用。生產(chǎn)的網(wǎng)眼織物可以有不同的大小和形狀，并且不需要經(jīng)過任何特殊整理單靠自身結(jié)構(gòu)，就能使織物形狀穩(wěn)定、牢固。這對于在太空惡劣環(huán)境下“生存”的衛(wèi)星來說是再好不過的了。

經(jīng)過長期不懈的科研攻關(guān)，陳教授團(tuán)隊采用極細(xì)金屬絲合股及經(jīng)編技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了把只有頭發(fā)絲1/4細(xì)的極細(xì)鍍金鉬絲纖維合股加捻的技術(shù)突破，還創(chuàng)新設(shè)計制造出專用的并線、整經(jīng)和經(jīng)編設(shè)備及全套生產(chǎn)工藝。據(jù)團(tuán)隊介紹，這一系列的技術(shù)和工藝突破，不僅順利實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星天線金屬網(wǎng)“剛?cè)岵?jì)”，同時還讓這把“大傘”的重量較前減少了90%以上，更便于攜帶和做大尺寸，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、移動通訊衛(wèi)星的大功率通訊都得益于此。經(jīng)過陳教授團(tuán)隊的不懈努力，一張織出來的小小金屬網(wǎng)就能大大地助力中國航天事業(yè)的發(fā)展。