中国科学家通过“天宫”空间站首次制造出工业级铌合金，可能将彻底改变航空航天技术

【文/观察者网 熊超然】“这项实验进行了很长时间，设备和样品已经更换了三次，但这一切都是值得的，因为终于开花结果。”

据香港《南华早报》1月7日报道，三年多以来，中国航天员一直在“天宫”空间站开展一项看似普通、但实际上却是“不可能完成”的实验——用激光照射悬浮在真空室中的合金颗粒，仔细观察这些颗粒，而后记录颗粒在冷却过程中发生的细微变化。利用在太空得出的实验数据，地球上的中国科学家现已首次成功制造出符合工业应用严格要求的铌合金，这一突破可能将彻底改变航空航天技术。

专家指出，如果能够借此研究成果大规模生产铌合金，那么中国将在军事和高端制造业领域占据巨大优势。想当年，美国搬出臭名昭著的“沃尔夫条款”禁止中美两国航天合作，将中国排除在国际空间站之外；而如今，中国坚持独立自主，在空间站领域“杀出一条血路”。

这位专家目睹此情此景感叹——这证明了一个国家拥有自己的空间站是多么的重要。

2023年11月28日，中国载人航天工程首次对外发布由神舟十六号乘组返回地面前手持高清相机，通过飞船绕飞拍摄的空间站组合体全景照片。 新华社发（中国载人航天工程办公室供图）

据报道，由铌合金制成的涡扇发动机叶片能够承受超过1700摄氏度的高温，这种材料比目前常用的镍或钛合金更轻，且在高温下的抗压强度是它们的三倍。因此，用这种材料制成的发动机能够达到现有技术无法实现的速度和运行效率。

然而，铌合金存在两大主要缺陷，阻碍了其大规模生产：其高强度晶体的生长非常缓慢，需要近1600摄氏度下长达100小时才能完成，而且由此得到的样品在室温下极脆，无法满足发动机制造工厂的要求。

不过，这些难题现在都已经被中国科学院院士、西北工业大学物理科学与技术学院教授魏炳波领导的团队解决。该团队采用了一种新的快速冷却方法，实现了高质量铌硅晶体近9厘米/秒的生产速度。此外，通过添加微量的铪，使合金的室温强度提高了三倍多，满足了发动机装配线的要求。

“提高断裂韧性对于铌硅基合金的工业应用至关重要。”就在上个月的27日，魏炳波及其同事在发表于中国物理学会主办的《物理学报》上的一篇同行评审论文中写道。

铌是一种稀有金属，中国目前是铌的最大消费国，主要用于制造高性能钢材。中国自身的铌储量仅占世界总量的不到1%，而同为金砖国家的巴西生产了世界上近90%的铌，这个南美国家也是中国主要的矿石供应国之一。

《南华早报》指出，此前，西北工业大学因其在高超音速飞行器等尖端技术方面的研发实力雄厚，竟遭受到美国的严厉制裁，甚至还遭到美国国家安全局（NSA）的网络攻击。不过，中方也加大了对这所大学的支持力度。自2021年以来，魏炳波团队获许在中国的空间站进行实验科研。

研究人员认为，稀有金属铌可能是航空航天业革命的关键 资料图

正是得益于微重力环境，中国科学家观察到了一些前所未有的现象，包括合金快速凝固过程中产生的独特缩孔结构，以及与以往地面实验相比完全不同的晶体生长模式。这些基础科学发现，帮助魏炳波团队更深入地理解了铌合金的物理本质，从而推动了更实用、更高效制备方法的开发。

“这是上天赐予的礼物。”一位来自北京、未参与这项研究的材料科学家认为：“很难想象一个团队能够获得如此多的资源，并坚持这么长时间在太空中进行如此具有挑战性的实验。如果未来能够大规模生产铌合金，那么这将使中国在军事和高端制造业领域占据巨大优势。”

他还发出这样的感叹：“这证明了一个国家拥有自己的空间站是多么的重要。”

《南华早报》介绍称，国际空间站比中国的“天宫”更大，禁止开展与军事有关的研究，并要求成员国分享研究成果。多年以前，中国也曾申请加入国际空间站。

然而，美俄日等16个国家在1998年联合建设国际空间站项目时，就曾对中国祭出“太空封杀令”，以政治、资金、技术等方面缘由，将中国排除在国际空间站项目之外。2011年，美国又通过了旨在禁止中美两国航天合作的“沃尔夫条款”（由当时的美国众议员弗兰克·鲁道夫·沃尔夫提出，Frank Rudolph Wolf），以所谓“存在间谍风险”为理由，封死了中国参与国际空间站合作的道路。

面对美国的“太空封杀令”，中国坚持独立自主，在空间站领域“杀出一条血路”。众所周知，多年以后，被称为“天宫”的中国空间站，是我国建成的国家级太空实验室，这一完全自建的空间站，给我国带来了许多好处和便利。

如今，中国空间站正在太空遨游。国际空间站已垂垂老矣，面临老化、漏气等各种安全隐患。

美国福克斯新闻网2024年12月31日称，面对中国的竞争，美国推进空间站商业化，准备让国际空间站脱离轨道，并让美国企业开发的空间站取而代之。但人们担心这一想法会步美国航天飞机计划的后尘，不断出现延误，届时中国或将成为全球唯一拥有空间站的国家。

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