這個“爐子”上了天

　　天宮二號發射（圖片來源：北京晨報）

　　“天宮二號”此刻正在遨游太空。作為我國第一個真正意義上的空間實驗室，將開展十余項空間科學與應用項目，是載人航天歷次任務中應用項目最多的一次。這些實驗有的是在探索宇宙最深處的奧秘，有的是在幫助人們更好地認識大氣和海洋，有的甚至是在解決未來星際旅行的食物問題。這次它帶上天的“綜合材料實驗裝置”就像太上老君的八卦爐，最高溫度可達950℃。

　　設備：最高實現950℃爐膛溫度

　　《西游記》中，孫悟空被太上老君放在八卦爐中煉了七七四十九日。天上的爐子從未掉落凡間。而現在，人間的“爐子”卻已上了天。

　　上天的這個爐子就是工程人員歷經三年多的攻關，專門研制的一套綜合材料實驗裝置。這套實驗裝置已經隨著“天宮二號”空間實驗室進入太空，開展科學實驗。

　　這套實驗裝置由“材料實驗爐”“材料電控箱”和“材料樣品工具袋”三個單機構成。整個裝置共約27.6公斤重，最大功耗不到200瓦，相當於2個100瓦白熾燈，卻能實現真空環境下最高950℃的爐膛溫度。

　　這套多功能的通用型材料科學實驗裝置在本次空間實驗中，准備了共計18個樣品材料，其中包括12個實驗樣品、6個熱物性測量樣品，一爐多用。

　　原理：加熱爐類似手槍“槍管”

　　把爐體拆開來看，裡邊有2個部分——加熱爐單元和樣品管理單元。整個結構非常類似於左輪手槍，加熱爐單元具有一個直徑18毫米的爐膛，像是左輪手槍的“槍管”，這個槍管中最高可加熱到950℃的高溫，空間材料的制備和處理就是在這個高溫“槍管”中完成的。

　　通過控制“槍管”中的溫度，可實現材料的熔化和凝固，從而在空間微重力條件下制備出地面難以合成的高質量材料。

　　樣品管理單元的核心是存儲樣品的“樣品管理倉”。樣品管理倉類似於左輪手槍的“彈夾”，它一次能夠裝6顆“子彈”，即能夠完成六種材料樣品的高溫制備和處理。當其中某個樣品需要進行生長時，就將該樣品的料艙對准“槍管”並慢慢將“子彈”推進“槍管”中，然后將“槍管”加熱到高溫，按預定工藝實現這個工位所裝樣品的生長。

　　這套裝置的提拉速度，也就是“子彈”在“槍管”中的運動速度，可以控制在每小時0.5毫米到100毫米，最大的移動距離是178毫米。

　　以這種形式完成一個樣品的高溫實驗后，可以把該樣品退回到它所在的“彈夾”中，然后如左輪手槍那樣，轉動彈夾使得第二個樣品料艙到位並將樣品送進“槍管”中進行實驗，這樣可依次完成6個料艙中的樣品實驗。

　　操作：首次航天員在軌實驗

　　“天宮二號”在軌飛行實驗期間，駐守的航天員將對材料實驗爐進行開蓋換樣操作，這將是我國首次實現空間材料實驗的航天員在軌操作。18個樣品是分三批次進行實驗。第一批次6個樣品隨爐子一起發射升空后直接開展實驗，之后由航天員進行爐子開蓋換樣品操作，將實驗后的樣品取出放入樣品工具袋，接著將第二批次的樣品放入材料實驗爐內，等第二批實驗完成后，再由航天員換上第三批次的樣品，並將前兩批完成的實驗樣品裝入材料樣品工具袋，帶回地面，供科學家研究。（韓娜）