新華社天津5月28日電 5月11日8時14分，天舟十號貨運飛船載着近6.2噸補給物資，奔向中國空間站，其中有一套試驗裝置，將「掛」在空間站外完成幾項關鍵試驗，任務是：突破極端環境下材料抗磨損、防護與自修復技術的瓶頸。

　　這是我們團隊20多年來在空間力學領域積累的各項成果，首次來到真實太空場景中進行「大考」。馬上就到6月初，團隊年輕人開玩笑地說感覺像「夢回高考」。其實當老師的我也很緊張，每天都在關注空間站傳回的最新情況，完善各項方案。

　　這組試驗裝置將進行為期一年的在軌測試，其試驗結果可能為航天器提供全新防護辦法——不再讓航天器「被動防禦」，而是具備「主動再生」的防護能力。這將為我國未來月球、火星及其他深空探測任務提供核心技術支撐。

　　三大科學目標瞄準解決「太空煩惱」

　　這些關鍵試驗要解決哪些「太空煩惱」？它們能給人類帶來哪些新技術、新理念？

　　簡而言之，這個在軌試驗要實現3大科學目標：空間塵埃防護清除驗證、空間材料抗磨損試驗驗證、空間材料自修複試驗驗證。也就是讓航天器在太空實現「除塵」與「自愈」。

　　灰塵和破損，這些事在地球上很容易解決，但在極端、無人值守的太空環境中，一顆塵埃、一道劃痕，就可能演變成致命威脅。

　　不知大家是否還記得，2018年那場席捲火星的全球性沙塵暴，讓「機遇號」探測器的太陽能電池板蒙上了厚厚一層灰，無法充電，並永久失聯。

　　更早時，阿波羅登月的宇航員發現，月球塵埃細如滑石粉卻比玻璃還鋒利，鑽進儀器造成溫度異常，飄進艙內讓宇航員咳嗽不止、眼睛刺痛。至於艙外航天服，在多次任務後，手套和關節處總會出現明顯的磨損，無法使用。

　　正因為這些真實發生過的「太空煩惱」，我們團隊提出了這樣3個解決辦法：

　　試驗一：給設備表面裝上「電學窗簾」

　　在太空，航天員不可能天天出艙擦灰。那怎麼除塵？我們用了一種叫「電簾除塵」的方法。

　　簡單說，就是在太陽能電池板玻璃蓋片這樣的表面下，鋪設一層透明的電極。當我們按特定方式施加電場時，電極上方會形成一道移動的電荷「台階」。這個帶電的「台階」就像一把無形的掃帚，推着塵埃顆粒定向移動，最終從表面「跳離」。

　　我們的試驗裝置上裝了一套高分辨率相機，會實時記錄塵埃的運動，再通過圖像分析，算出除塵效率——到底能掃掉多少灰。

　　未來，一旦驗證成功，無論是月球車的太陽能板，還是火星基地的玻璃穹頂，都可以塗上或貼上這樣的「電簾膜」，需要除塵時，通上電就行，再也不必航天員親自出艙「大掃除」。

　　試驗二：把材料暴露在太空中「磨一磨」

　　第二項任務，是做真實的太空磨損測試。

　　我們把一些航天服面料、艙外設備材料樣品，直接暴露在空間站外的極端環境中。那裏有劇烈的溫度交變、強紫外線和原子氧侵蝕。經過一年的「風吹日曬」和「細細研磨」，這些樣品將由航天員取回艙內，隨神舟飛船帶回地面。

　　隨後，我們會進一步做力學拉伸、光學反射等測試，並比對地面樣品，精確回答：哪種材料更耐磨？在太空能「活」多久？

　　這正是為未來的月球基地、火星行走「選材」。航天服可能得連續工作數小時乃至幾十個小時，材料壽命直接關係到航天員的安全。

　　試驗三：刺破材料，然後看着它「癒合」

　　讓材料自己修復破損，聽起來像科幻，但我們在試驗裝置里真這麼做了。

　　試驗裝置內有一個直線電機，可以在指令下用極細的探針刺穿試驗件。刺破後，材料的破損區域在空間紫外輻射等環境因素刺激下，內部預埋的修復劑會迅速湧向破口，發生化學反應，把劃痕「填平癒合」。在軌試驗，成像系統會持續觀察修復過程，記錄修復速度和強度恢復程度。

　　這項技術一旦成熟，未來的航天服、密封艙壁甚至柔性太陽能翼，都可能在出現微小損傷後「自愈無聲」，極大提升航天器的可靠性與使用壽命。

　　從「被動抵禦」到「主動再生」，是我們想推動的一場防護理念變革。

　　過去，航天器防護靠的是「堆厚度」「換硬材料」，遇上灰塵和微小破損常無計可施。而現在，我們讓材料表面「活」起來，能主動清除污物、抗磨損，還能自我癒合。

　　這三項試驗獲取的在軌數據，將直接服務於我國未來的月球科研站、火星採樣返回乃至更遠的小行星探測——讓太陽能電池陣常年高效發電，讓航天服自行修復微小劃傷，讓艙外設備壽命有望從幾年延長到十幾年。

　　更關鍵的是，這種「主動再生」的防護思想，未來在精密儀器、柔性電子、深海裝備等領域也有廣闊的應用潛力。

　　前期，項目研製團隊已經為嫦娥三號、嫦娥五號、天問一號等重大工程，完成過相關配套研製和研究任務。未來一年，或許大家會看到這樣一段來自中國空間站的畫面：陽光下，一片布滿電極的試驗板上，模擬塵埃正整齊地滑向邊緣；同時，一個小小的刺破點在太空輻射下，正靜靜地「長平」傷口。

　　這些微小的變化，正是人類安全走向深空的重要一步。我們仰望星空，更要讓腳下的每一步都走得踏實、走得聰明。（作者系天津大學機械工程學院教授崔玉紅）