：火星探測器材料選擇至關重要，需滿足多方面標準，在耐受極端溫度方面，要能承受穿越火星大氣層時因摩擦產(chǎn)生的高熱以及火星表面的低溫，如“天問一號”采用的新型碳化硅增強鋁基復合材料，具有良好導熱性等，可應對溫度變化，強度與輕量化兼顧也很關鍵，既要保證探測器結構強度，承受著陸沖擊等，又要盡可能減輕重量，像新一代嫦娥鋼就具備強韌性和輕質性，助力著陸緩沖，材料還需具備良好的耐磨性、尺寸穩(wěn)定性以及抗輻射等性能，以確保探測器在長時間運行中各部件正常工作，

火星探測器材料選擇的一般標準

• 適應極端溫度環(huán)境
  • 火星表面溫度變化極大，例如天問一號火星探測器和火星車使用的納米氣凝膠，能在極熱和極寒兩種嚴酷環(huán)境下，保證工作平臺正常工作，不受環(huán)境溫度影響，這種材料可以讓探測器在火星的溫度環(huán)境下正常運行而不會因為溫度變化產(chǎn)生損壞或者性能下降等問題。
• 輕質化
  • 為了減少發(fā)射成本和提高探測器的性能，材料需要輕質。如天問一號使用的超輕質蜂窩增強燒蝕防熱材料，密度約為0.36克/立方厘米，每平方米可承受1.5兆瓦的熱流環(huán)境，在保證防熱等功能的同時減輕了探測器重量；連續(xù)纖維增強中密度防熱材料，密度約為0.9克/立方厘米，相對傳統(tǒng)材料也具有輕質化特點，且兼顧耐燒蝕和承載能力，通過使用三元長纖維組成的SPQ纖維布增強體系和引入輕質填料到預浸料中的方式實現(xiàn)輕質化；超輕質燒蝕防熱涂層材料，密度僅為0.28克/立方厘米左右，不僅隔熱性能優(yōu)良，也能給著陸器減重。
• 具備良好的防熱性能
  • 火星探測器在進入火星大氣層時會面臨高溫環(huán)境，需要防熱材料。例如超輕質蜂窩增強燒蝕防熱材料，它是經(jīng)過配方優(yōu)化設計的新型材料，與前輩相比密度更低、防熱效率更高，可以根據(jù)承受的氣動載荷分布進行變厚度優(yōu)化設計，保證探測器拐角部位能夠耐受更嚴苛的氣動載荷的情況下，讓整個結構的材料更加輕質化，探測器大底結構可耐受火星大氣以CO?為主的特殊氣氛氣動加熱。
  • 連續(xù)纖維增強中密度防熱結構一體化材料，用于探測器大底及背罩防熱結構的艙蓋、封邊環(huán)、埋件、螺塞等零部件，強度更高，兼顧耐燒蝕和承載能力。
  • 超輕質燒蝕防熱涂層材料，隔熱性能優(yōu)良，用于背罩結構（其受到的熱流相對探測器大底更低）的防熱，密度低至0.28克/立方厘米左右，熱導率低至約0.06瓦每米開，減輕著陸器重量的同時實現(xiàn)有效防熱。
• 高強度和剛性
  • 新型SiC增強鋁基復合材料構件重量輕、強度高、剛性好、寬溫度范圍下尺寸穩(wěn)定，助力天問一號開展火星探測，在天問一號上成功應用并交付30余件，滿足火星探測任務需求的同時也保障了關鍵機構的穩(wěn)定性等要求。
• 結構完整性和穩(wěn)定性
  • 在火星探測器飛向火星的長時間（長達8個月）飛行過程中，由于軌道以及距離太陽遠近的變化，防熱材料要承受極低的溫度以及高低溫度循環(huán)交變，材料容易出現(xiàn)開裂、脫落等問題，所以需要材料之間以及材料與著陸器內部結構保持良好的結構熱匹配性和完整性。研發(fā)團隊通過工程計算、數(shù)值模擬及必要的地面試驗等方法，確保材料的匹配性和完整性，像天問一號的三種防熱材料（超輕質蜂窩增強燒蝕防熱材料、連續(xù)纖維增強中密度防熱材料、超輕質燒蝕防熱涂層材料）就能在這樣的條件下協(xié)同作戰(zhàn)，保障探測器安全抵達和順利著陸。

火星探測器材料耐熱極限

火星探測器重量控制技術

火星探測器材料抗輻射能力

火星探測器材料研發(fā)趨勢