2019年01月08日 責任編輯：史文博 孫佳 張文清
編者按：上海交通大學是一所有著優良愛國奮鬥傳統的高等學府。在祖國的建設發展中，無數交通大學的莘莘學子，把愛國之情、報國之志和畢生奮鬥的事業緊密融合在一起，譜寫出了一曲曲交大特色的「愛國奮鬥之歌」。新聞網主頁特推出「愛國奮鬥」專欄，匯集交大人愛國奮鬥的事跡，弘揚「心有大我，至誠報國」的精神，激勵和引導交大人做新時代的奮鬥者，把個人理想融入祖國發展偉業，為中華民族偉大復興和中國夢貢獻智慧和力量。
2019年1月3日上午10點26分，「嫦娥四號」探測器成功著陸在月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區，並通過「鵲橋」中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖，揭開了古老月背的神秘面紗。此次任務實現了人類探測器首次月背軟著陸，首次月背與地球的中繼通信，開啟了人類月球探測新篇章。習近平總書記在2019年的新年賀詞中，專門提到「嫦娥四號」衛星。「嫦娥四號」著陸後，巡視器隨即進行分離，「玉兔二號」月球車在月球背面留下了「人類首次行走」足跡，成功開啟在月球背面的巡視探測任務。這一偉大壯舉中也有著上海交大材料技術的應用與支撐。
「嫦娥四號」準備降落
「嫦娥四號」降落
「嫦娥四號」成功軟著陸月球背面
「玉兔二號」月球車抵達月球表面
上海交通大學材料科學與工程學院複合材料研究所、金屬基複合材料國家重點實驗室張荻教授、歐陽求保教授團隊研製的高性能SiC增強鋁基複合材料為「嫦娥四號」探測器在月球背面軟著陸、「玉兔二號」月球車在月球背面巡視探測等提供材料和部件支撐為中國邁向空間時代貢獻力量。
科學家們為「嫦娥四號」構建「金剛不壞之身」
SiC-AI複合材料的基礎研究
團隊研製的高性能SiC增強鋁基複合材料應用於「嫦娥四號」探測器中四個關鍵載荷，包括雷射測距儀、三維成像儀、紅外光譜儀等星載光學儀器中的鏡筒、光學底板、框架等12種關鍵構件。星載光學儀器的任務要求其必須具有很高的解析度和穩定的光學性能，這就要求對結構與器件進行優化設計時，所用材料必須具有足夠的尺寸穩定性和良好的剛性等優異的綜合性能。均要求具有很高的解析度和穩定的光學性能，傳統材料難以滿足它們的性能要求。
團隊研製的SiC顆粒增強鋁基複合材料具備輕質、高剛性、高尺寸穩定的特點，可滿足載荷結構輕量化、不變形、尺寸穩定的需求，解決了星載儀器高解析度和高穩定性的難題，為「嫦娥四號」的運行和完成各項科學探測任務提供重要支撐。
科學家們為「玉兔二號」打造「超級風火輪」
「玉兔二號」月球車輪子外側由SiC顆粒增強鋁基複合材料製成的棘爪
月球車在月面上開展巡視工作，要面臨惡劣複雜的空間環境和複雜未知的地形地貌的考驗，面對人類從未探知的月球背面，月球車要經歷複雜未知的地形地貌、惡劣複雜的空間環境的嚴酷考驗，如「晝夜」超過300℃的溫差導致構件產生熱應力及熱變形、月球車在行走時要承受各種碰撞、擠壓、摩擦、磨損等。登陸月球背面的過程會非常曲折，任何細小的失誤都會引發一連串的問題，嚴重的甚至能導致登月失敗。用於主要與月球表面接觸的行走機構棘爪是月球車開展月球移動探測的關鍵和難題之一。團隊研製的由SiC顆粒增強鋁基複合材料製成的行走棘爪，成功應用於「玉兔二號」月球車。SiC顆粒增強鋁基複合材料具有重量輕、高剛度、高耐磨、耐衝擊、尺寸穩定等特點，能夠承受月球表面各種苛刻複雜的服役工況條件，為「玉兔二號」月球車在月球背面行走保駕護航。
團隊研製的鋁基複合材料及其產品，長期、多次成功應用於中國探月工程
上海交通大學材料科學與工程學院複合材料研究所、金屬基複合材料國家重點實驗室張荻教授、歐陽求保教授所帶領的研究團隊對鋁基複合材料開展了長期、系統和深入的基礎和應用基礎研究，已成為我國輕質高強鋁基複合材料主要研發和製造基地。科技部官網曾這樣評價該團隊：金屬基複合材料國家重點實驗室的研究團隊對鋁基複合材料開展了長期、系統和深入的基礎和應用基礎研究，已成為我國輕質高強鋁基複合材料主要研發和製造基地，為我國高科技發展和維護國家安全做出了重要貢獻。
該研究團隊針對制約我國航天用非連續增強金屬基複合材料製備科學中複合調控難、界面匹配難、形變加工難三個難點，開展了長期的、深入的系統研究。所研製的SiC增強鋁基複合材料性能達到國際領先水平，已獲得國家發明專利20餘項。並建立了國內首個航天用鋁基複合材料技術標準，以及國家標準，形成了高性能鋁基複合材料的批量、多品種研製和生產能力，並成功推廣應用，為我國高科技發展和維護國家安全做出了重要貢獻。
在支撐此次「嫦娥四號」探測器登陸月球背面任務之前，SiC顆粒增強鋁基複合材料已先後多次在探月工程、載人航天工程等航天重大工程中成功應用，並不斷擴大應用數量和範圍。
「嫦娥二號」探測器
2010年10月1日發射的「嫦娥二號」探測器，成功應用3種構件。「嫦娥二號」衛星是探月二期工程的技術先導星，其主要目的是為「嫦娥三號」任務實現月球軟著陸進行部分關鍵技術試驗。嫦娥二號「是我國探月計劃三部曲」繞、落、回「中的繞階段第二顆繞月探測器，在整個繞月以及後期的」再就業「探測任務中，」嫦娥二號「取得了大量的科研成果，並且成為中國深空探測史上走得最遠的探測器，在燃料耗盡後成為了環繞太陽軌道的人造天體。
「嫦娥三號」探測器
「玉兔號」月球車
2013年12月發射的」嫦娥三號「探測器，共計12種構件成功應用於3種載荷，並成功應用於」玉兔號「月球車行走機構棘爪構件。作為我國探月二期工程的主任務，」嫦娥三號「探測器是我國太空飛行器首次在地球以外天體實現軟著陸和巡視探測活動，是探月工程」繞、落、回「三步走中承前啟後的關鍵一步。金屬基複合材料國家重點實驗室為我國探月工程研製了多種高性能鋁基複合材料及構件，並成功應用於」玉兔號「月球車的移動分系統和」嫦娥三號「光學系統，為國家航天科技發展做出貢獻。
「天宮二號」飛船
2016年10月19日發射的」天宮二號「飛船，成功應用45種200餘件SiC顆粒增強鋁基複合材料構件。這是繼天宮一號後中國自主研發的第二個空間實驗室，也是中國第一個真正意義上的空間實驗室，將用於進一步驗證空間交會對接技術及進行一系列空間試驗。天宮二號主要開展地球觀測和空間地球系統科學、空間應用新技術、空間技術和航天醫學等領域的應用和試驗，包括釋放伴飛小衛星，完成貨運飛船與天宮二號的對接。
「風雲四號」衛星
「海洋一號」C衛星
2016年12月發射的」風雲四號「氣象衛星和2018年9月發射的」海洋一號C「等衛星型號中均成功應用了SiC顆粒增強鋁基複合材料及構件，至今已累計為航天重要工程提供關鍵構件10000餘件。」風雲四號「氣象衛星是我國新一代靜止軌道氣象衛星。該衛星成功突破了代表國際前沿的高精度圖像定位與配準、微振動測量與抑制等多項核心關鍵技術，顯著提升我國靜止軌道衛星研製和空間觀測應用能力，是航天大國向航天強國邁進的又一重要標誌。」海洋一號C「星是我國第三顆海洋水色系列衛星，是我國民用空間基礎設施規劃的首顆海洋業務衛星。將為全球大洋水色水溫業務化監測，為我國近海海域與海島、海岸帶資源環境調查、海洋防災減災、海洋資源可持續利用、海洋生態預警與環境保護提供數據服務，也可為氣象、農業、水利等行業應用提供支持。
科技興則民族興，科技強則國家強。今後，上海交通大學材料科學家們將以愛國、奉獻、創新的精神，追求真理，堅韌、執著地挺起創新型國家的脊梁。