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探索空間高效電源新技術(shù)
空間高效自由活塞斯特林熱電轉換裝置作為夢(mèng)天實(shí)驗艙艙內的驗證項目之一，安裝在航天基礎試驗機柜內。作為獨立系統試驗模塊，是目前國內最先進(jìn)的空間能源轉換裝置。
負責該裝置的高級工程師張安介紹，斯特林熱電轉換裝置可將放射性同位素熱能轉換為電能，屬于“動(dòng)態(tài)”空間同位素電源系統中最先進(jìn)的技術(shù)，相較于傳統的“靜態(tài)”同位素溫差轉換電源技術(shù)，具有高效率、高比功率等顯著(zhù)特點(diǎn)。目前，國際上尚未開(kāi)展斯特林熱電轉換技術(shù)的空間應用。
張安說(shuō)，此次空間科學(xué)試驗的目的是進(jìn)一步驗證在空間環(huán)境下該項技術(shù)的適應性及可靠性，獲得該技術(shù)在軌飛行應用數據，進(jìn)而結合在軌飛行試驗數據優(yōu)化工程樣機，加快飛行樣機的研制，為我國空間先進(jìn)電源技術(shù)的發(fā)展提供技術(shù)支持，為未來(lái)“深空探測”計劃提供技術(shù)儲備。
“在線(xiàn)”實(shí)時(shí)觀(guān)察材料實(shí)驗過(guò)程
此次任務(wù)，510所科研人員成功研制了X射線(xiàn)透射成像系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)X射線(xiàn)系統），巧妙地利用X射線(xiàn)透射成像這一目前最先進(jìn)的觀(guān)測方法，實(shí)現了在空間環(huán)境中對材料實(shí)驗過(guò)程進(jìn)行“在線(xiàn)”實(shí)時(shí)觀(guān)察，可獲得空間材料樣品制備過(guò)程中的固/液界面形態(tài)、界面輸運效應等實(shí)時(shí)科學(xué)數據，對于認知材料物理與化學(xué)過(guò)程的本征規律，指導和推動(dòng)地基材料制備工藝和戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。
負責該裝置的高級工程師孫晉川介紹，X射線(xiàn)系統作為空間站材料實(shí)時(shí)觀(guān)察實(shí)驗主載荷，也是“世界第一”臺在載人航天器中使用X射線(xiàn)透射成像原理進(jìn)行實(shí)驗的科學(xué)裝置。他說(shuō)：“在載人航天器環(huán)境中，最核心的焦點(diǎn)是對航天員的保護，因此如何在資源與空間受限的情況下實(shí)現X射線(xiàn)的完全屏蔽，同時(shí)還能承受隨火箭上行時(shí)的力學(xué)環(huán)境的考驗，是擺在科研人員面前的首要難題，也是保證夢(mèng)天艙安全性的重中之重。”
科研人員集智群策，勇趟科研“深水區”，在大量的分析與試驗總結下，設計的綜合屏蔽結構，既保證了裝置在火箭上行時(shí)的力學(xué)可靠性，也確保了航天員的在軌安全。同時(shí)成功研制了空間成像結構，使裝置的最高分辨率可達3μm，最大視場(chǎng)達30mm×20mm，最大穿透厚度為6mm，滿(mǎn)足絕大多種（類(lèi)）材料的實(shí)驗需求，也使X射線(xiàn)系統成功實(shí)現了從專(zhuān)用設備到通用設備的轉變。
“神話(huà)八卦爐”功能多樣
在夢(mèng)天實(shí)驗艙內，510所研制的“天宮八卦爐”——高溫爐及批量樣品管理系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)高溫爐）將神秘、奇幻的中國神話(huà)轉化為現實(shí)。作為實(shí)驗艙高溫材料溶固實(shí)驗主載荷，高溫爐系統是具有“多溫場(chǎng)聯(lián)動(dòng)、多功能制備、全自動(dòng)壓控”等特點(diǎn)的全新綜合型空間材料試驗設備，其內部有諸多“黑科技”，精密傳動(dòng)單元可為系統提供14種試驗工況配置，使我國空間材料設備首次具備溫場(chǎng)“區熔”功能；全新的材料制備方法，改變了我國同類(lèi)設備工況少、功能單一的狀況，打破了國外技術(shù)壟斷；綜合熱控單元給設備建立了溫度梯度，實(shí)現了材料制備溫度的高穩定性，讓航天員們在親自操作時(shí)“手感溫度剛剛好”。
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