一塊“嫦娥鋼”

徐靖

天問一號“著巡合影”圖。

距離地球3.2億公里的遙遠星球上，在約9分鐘的時間里，從約2萬公里/小時減速至0，在隕石、沙塵暴等惡劣環境威脅下自主完成一系列復雜降落動作，在著陸緩沖機構的保護下抵達星球表面。

這是探測器著陸火星所需要經歷的過程。通信信號由火星傳到地球至少要十幾分鐘，無法實時監控，因此，這段異常復雜危險的著陸過程，也被稱為“恐怖9分鐘”。

迄今為止，人類已經發射了50多個火星探測器，但只有18次成功登陸。2021年5月，我國火星探測器天問一號成功著陸在火星表面。

得知消息，在中國科學院合肥物質科學研究院（以下簡稱中科院合肥研究院），有一群人興奮之余，頗覺寬慰。為保障天問一號安全軟著陸，他們設計了基于高吸能合金的緩沖元件，利用其高塑性和高吸能性吸收著陸時的沖擊能。這也是在“嫦娥鋼”的基礎上，通過特殊的組織調控技術形成的、具有極高吸能性的新材料，可以說是“嫦娥鋼”的“進化型”。

“這就是由‘嫦娥鋼’制成的兩種緩沖元件，分別是拉桿和限力桿。兩種緩沖元件被分別安裝在探測器的‘輔助腿’以及探測器與‘腿部’的連接處。”在中科院合肥研究院固體所，助理研究員趙莫迪指著兩個元件說，“‘嫦娥鋼’外表看上去與普通鋼材并無二致，但它不僅可以很硬，還能像橡皮筋一樣被拉得很長，‘既硬又軟’。在天問一號著陸過程中，它們通過自身拉長變形和彎曲變形來吸收能量，‘犧牲自己’以保護探測器順利著陸。”恐怕很多人都不會想到，探索月球和火星如此偉大的工程，會與一種材料的研發息息相關。

時間退回到2006年，探月工程二期已經進入緊張的工程實施階段，而實現嫦娥三號在月面安全軟著陸是探月工程二期的最終目標。如何實現？急需一種新型緩沖吸能拉桿材料，要求強度適中、塑性突出、單位質量吸能優異、環境適應性良好。

材料研發關系到設計方案的成敗。常規超塑性合金需要高溫才能展現其超塑性，無法在航天器上應用;單晶材料塑性優異，但強度不足;復合材料強韌性可調，但塑性不能滿足所涉及要求……怎么辦？最終，中科院合肥研究院固體所研究員韓福生率先研究出了完全滿足設計要求的新型高吸能合金。

“綜合分析下來，設計部門提出的新型緩沖材料具有極大挑戰性，沒有固有經驗可循，只能另辟蹊徑，從基礎研究源頭出發，探尋創新的路徑。”回想起當時的情況，韓福生依然歷歷在目。

時間緊，任務重，再多困難也要克服。從合金成分設計、晶體組織調控、精密熔煉以及加工成型技術等研制環節入手，歷時6年，韓福生研究團隊終于拿出了材料工藝和產品研制的系統解決方案。

不過，“萬里長征”才邁出了第一步。在進行著陸緩沖機構地面沖擊試驗時，提交的近2000件試驗件中有兩件拉桿出現異常斷裂。從科學研究角度來講，成功率已非常之高，然而對于航天任務，這樣的產品合格率遠遠達不到要求。

韓福生鉚足勁頭，從不合格產品的失效分析入手，探尋問題癥結;實際模擬相關試驗場景，重復熔煉過程，以復現問題，再有針對性地采取有效措施，大幅度提高了產品性能的穩定性，為嫦娥三號、嫦娥四號圓滿登月，為天問一號圓滿登陸火星做出了重要貢獻，真正實現了中國深空探測器著陸緩沖系統的完全自主化。

近年來，韓福生團隊已經研發出不同特性的系列“嫦娥鋼”，并實現了30噸級合金批量冶煉生產;基于“嫦娥鋼”的新型水路橋梁防撞阻尼結構、直升機抗墜毀起落架、鐵路減震器等結構實現了推廣應用，為航天技術服務國民經濟主戰場做出了貢獻。

大科學裝置集高精尖技術于一身，其承載的意義早已不止追求科學目標本身。從一定程度上說，大科學裝置充分體現了一個國家的綜合科技實力。

“作為科研國家隊，中科院合肥研究院以承擔國家重大科研任務為主，大科學裝置在這個過程中地位十分重要，圍繞大科學裝置開展科研攻關，完成國家重大專項任務，這個定位比較明確。”韓福生說。

為了一塊“嫦娥鋼”，韓福生攻關多年，歷經諸多艱難，但他說沒什么。“作為科研人員，每個人都希望把自己的工作做好，做出成果。”韓福生說，“航天領域的研究意義大、責任重，一定程度上影響國家戰略和國際聲譽，所以需要高度的責任感和使命感，我相信這是每一個承擔重大科研任務的工作人員都應該有的覺悟。”

國家科研機構是國家戰略科技力量的重要組成部分，對于中科院合肥研究院來說，培養更多優秀的科研人員，加快建設原始創新策源地，加快突破關鍵核心技術，就是一直努力的方向。

天問一號著陸點全景圖。

◎ 來源|人民日報（有刪減）

◎ 圖片|新華社