我國首臺空間摩擦學原位分析系統研制成功

記者1日從中國科學院蘭州化學物理研究所獲悉，國家重大科研儀器研制項目——“模擬空間環境下摩擦試驗原位系統的研制”，成功地實現了模擬空間環境下摩擦試驗原位分析功能，為準確獲取模擬空間環境下摩擦試樣的物理與化學信息提供了一種新穎而可靠的分析測試手段。該項目由中科院院士、中科院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室主任劉維民研究員主持。4月27日，該項目通過了國家自然科學基金委員會組織的結題驗收評審并獲得“優秀”。

據介紹，空間環境對航天器艙外運動機構潤滑材料的性能和壽命具有重要影響，相關研究對保障月球探測等航天工程的順利實施意義重大。近20年來航天器故障統計顯示，約1/3的機械故障源于空間環境引起的潤滑失效。現有潤滑材料技術難以滿足艙外運動機構的要求，需要持續不斷地研制發展新型空間潤滑材料技術。為此，必須研制具有原位分析功能的空間摩擦學測試儀器，用以研究空間潤滑材料的服役行為及失效機制，并通過控制潤滑材料表面和化學結構優化其空間環境適應性。

該項目針對空間潤滑材料性能測試對摩擦表面形貌、成分和結構表征儀器的迫切需求，將X射線光電子能譜（XPS）、傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）、質譜（MS）和顯微光學分析（MPA）等先進分析技術與超高真空、交變溫度、輻照（原子氧、紫外、質子和電子）等多種空間環境模擬技術及球-盤摩擦試驗技術優化集成，成功地實現了模擬空間環境下摩擦試驗原位分析功能，有效地避免了以往空間摩擦學研究中大氣環境對摩擦表面的影響，為準確獲取模擬空間環境下摩擦試樣的物理與化學信息提供了一種新穎而可靠的分析測試手段。

空間摩擦學是摩擦學的重要分支，主要研究空間環境下摩擦學性能演變規律及其影響機制，涉及物理學、化學、材料科學、機械科學和空間環境工程學等學科，是一個多學科交叉、基礎研究和工程應用并重的研究領域，相關研究對于保障航天工程可靠性具有重要意義。上世紀六十年代空間摩擦學就已經引起了國際航天界的廣泛關注，美國、歐洲、日本、俄羅斯均已建立了相對完備的空間摩擦學研究系統，而我國該領域的研究則相對滯后，直到上世紀九十年代中期相關實驗條件仍然比較匱乏。劉維民院士帶領的空間摩擦學研究團隊始終面向國家航天工程對空間潤滑的重大需求，著眼國際空間摩擦學研究發展前沿。經過20年持續不懈的努力，研制成功一系列具有自主知識產權的空間摩擦學專用試驗裝置，建立起了比較完備的空間摩擦學研究平臺，發展了系列化空間潤滑材料與技術，成功地解決了我國航天工程中的潤滑問題，為保障國家航天事業的發展做出了重要貢獻。