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奠定星辰大海的基石 搭建科学梦想的灯塔——全国政协第14场“委员科学讲堂”侧记

2025-10-15 16:15:01 来源:中国政协杂志2025年第20期 朱 瑷我有话说

  9月23日,一场关于星辰大海与航天材料的对话,在人大附中航天城学校隆重举行。这是由全国政协组织的第14场“委员科学讲堂”,全国政协常委、中国工程院副院长李仲平院士以“航天逐梦,材料筑基”为题,为现场600余名委员、中国科协代表、科技工作者以及充满朝气的师生代表,带来了一场兼具科学深度、人文温度与梦想高度的科普盛宴。

  上午9时,学校报告厅座无虚席。当主持人简要而隆重地介绍后,李仲平院士步履稳健地走上讲台,他面带微笑,目光扫过台下充满朝气的面庞,没有即刻切入深奥的专业术语,而是选择了一个极具震撼力的开场——一段阅兵视频。

  画面中,从首次集中展示我军陆、海、空基“三位一体”战略核力量的核导弹第一方队,到打击范围覆盖全球、彰显战略威慑能力的“东风—5C”洲际战略核导弹第二方队,大国重器依次驶过天安门广场,气势如虹。他随即引用了习近平总书记在首个“中国航天日”发出的豪迈宣言:“探索浩瀚宇宙,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦!”让现场听众倍感振奋。

  随后,李院士以“航天是什么”为切入点,用一张标注着与地球距离的星图,生动阐释航天不仅是探索太空,更是国家安全的基石、科技发展的引擎与经济新边疆的开拓者。

  讲座主体部分,李院士以我国航天重大工程为线索,串联起材料科技的突破历程。

  从DF—5到新型洲际导弹,从神舟载人飞天到北斗全球组网,从嫦娥探月到天问探火,一幅由材料铸就的航天史诗徐徐展开……

  李院士聚焦于航天器面临的两大核心挑战——“减轻重量”以突破地球引力束缚,和“突破热障”以安全往返天地,并指出:“先进航天材料,正是解决这两大难题的物质基础和关键手段。”

  李院士以日常生活中熟悉的建筑墙体和人体结构作比喻,形象地解释了结构材料如同航天器的“骨骼”与“肌肉”。其中,被誉为“黑色黄金”的碳纤维复合材料更是重中之重。“它细如发丝,轻若鸿毛,却强度远超钢铁,”李院士描述道。当大屏幕上出现“小小一束碳纤维即可吊起一头成年狮子”的生动图片时,全场不禁发出一片惊叹之声。

  那么,如此神奇的材料是如何制造出来的呢?李院士揭示了其中的艰辛:“碳纤维的制备工艺流程极其复杂,包含近百个工序,超过两千个需要精确控制的工艺点,是一个真正千锤百炼的过程。”他特别强调了其技术难度,“要让成千上万根纤维在十几万米的长度上,每一根微米级单丝的尺寸与性能都高度均匀一致,其不均匀度需控制在5%以内,这项技术的挑战性,丝毫不亚于航空发动机和高端芯片的制造。”他回顾了我国碳纤维事业从上世纪六七十年代的蹒跚起步,到历经数十年攻关,特别是在2010年后实现系列纤维产业化规模生产的奋起直追历程。“经过20多年的不懈努力,我国已成为世界上第三个掌握宇航级高精度碳纤维技术的国家,并且跃升为全球碳纤维第一生产大国!”话语中充满自豪,台下听众也为之心潮澎湃。

  大屏幕上播放着神舟飞船返回舱再入大气层的惊心动魄的画面:速度高达每秒7—8公里,舱体外表面温度瞬间攀升至2000摄氏度以上,返回舱仿佛被包裹在一个巨大的火球之中,这段持续约7—9分钟的“死亡之旅”,就是严峻的“热障”考验。李院士指出,确保宇航员平安回家的关键,就是给航天器穿上一件可靠的“防热衣”。

  李院士深入浅出地介绍了两种主要防热技术。一种是“牺牲自我”的烧蚀防热材料。这类材料在极端高温下,通过自身发生热解、熔化、蒸发、气化等一系列物理化学变化,大量吸收并带走热量,从而保护内部结构。他详细解释了气化型、熔融型和混合型烧蚀材料的不同工作原理,如何利用不同的“兵法”来消耗“热量敌军”的攻势。

  另一种是“坚如磐石”的非烧蚀防热材料,例如航天飞机使用的隔热瓦。这种材料在高温下本身不发生相变或质量损失,主要依靠材料本身的高温稳定性、表面热辐射以及内部高效隔热来阻挡热量向内传递。“我国自主发展了可重复使用隔热瓦,材料技术水平与国外相当。”

  这些具体而生动的案例,将抽象的“材料”概念转化为可感知、可理解的“国之重器”的坚强骨骼与生命铠甲,让听众深刻体会到了“小材料”如何支撑起“大梦想”。

  展望未来,航天材料将走向何方?李院士给出了清晰的方向:更轻更强、耐超高温、可重复使用、智能制造、AI赋能……

  讲座的最后部分,李院士将视角从技术层面升华至精神层面。他动情地介绍了在中国航天事业七十年风雨兼程中,先后孕育和形成的“两弹一星”精神、载人航天精神、探月精神和新时代北斗精神。当他播放中国导弹之父钱学森先生生前的一段珍贵视频,聆听钱老自述一生中三次激动落泪的时刻——“我被允许回国了”“成为一名中国共产党员”“和劳动人民中最先进的分子站在一起”时,那份跨越时空的爱国情怀与奉献精神,让全场师生无不动容,肃然起敬。

  当主持人宣布讲座互动环节开始的话音刚落,台下手臂如林,学生们争先恐后。

  “请问专家,像碳纤维、气凝胶这些为航天飞机发明的尖端材料,如今是否已经应用到我们的日常生活中?能否请您分享一些具体的例子,让我们了解航天科技是如何让我们的生活变得更美好、更便利的?”

  “老师您好,我们都知道科学探索不会一帆风顺。在研制这些先进材料的过程中,科学家们一定经历过无数次失败。我想请问,在您看来,最难克服的技术瓶颈或最令人印象深刻的挫折是什么?又是如何最终突破的?这背后有什么值得我们学习的科学精神?”

  “专家您好,我的问题是关于气凝胶在太空环境下的长期可靠性。太空中有强烈的辐射、原子氧等地面没有的特殊环境,这些因素会如何影响气凝胶的微观结构和隔热性能?”

  ……

  现场气氛愈发活跃,科学殿堂充满了探索求知的热情。

  讲座在持久而热烈的掌声中落下帷幕。这掌声,是对中国航天事业辉煌成就的深情礼赞,是对科学家们卓越贡献的崇高敬意,也是对科学普及工作深远意义的由衷肯定。走出报告厅,阳光正好,照在每个人脸上。也许,在未来,这场关于材料与航天的科普讲座,会吸引更多探索者的前行之路。

[责任编辑:张文亮]