能鍛造「超級材料」的天宮「八卦爐」上天了！
引言
我國首個真正意義上的空間實驗室天宮二號發射成功。中國科學家將在其中開展十餘項高精尖的實驗任務，是載人航天曆次任務中應用項目最多的一次。這些實驗有的是要探索宇宙最深處的奧秘，有的是幫助人們更好地認識海洋和大氣，有的甚至想要解決將來星際旅行時的食物問題……「新華視點」推出系列報道，帶你探秘這些「不明覺厲」的太空實驗。此為第五篇。
老沙，聽說大師兄在「八卦爐」里待了足足49日才煉成這一身的功夫，老厲害了！
呵呵！！！老豬啊，你說你這就low了吧，咱們國家剛剛發射的天宮二號上帶的裝備，可比大師兄那破爐子厲害得不知道哪兒去了！
《西遊記》中，孫悟空被太上老君放在「八卦爐」中煉了49日，煉成金子心肝、銀子肺腑、銅頭鐵背、火眼金睛。西遊記中大部分頂級裝備，如金箍棒、九齒釘耙和紫金鈴，都是出自「八卦爐」。
如今，同樣帶有「神力」的天宮「八卦爐」隨天宮二號空間實驗室上天了！它就是工程人員歷經3年多打造的一套綜合材料實驗裝置，有望在太空中鍛造出一批未來世界的「超級材料」。
天宮「八卦爐」什麼樣？
這套綜合材料實驗裝置由「材料實驗爐」、「材料電控箱」和「材料樣品工具袋」三個單機構成。整個裝置共約27.6公斤重，最大功耗不到200瓦。
試想一下，要在遠在300多公里外的太空軌道上做各種材料實驗，難度不言而喻。首先，爐子要設計得儘可能小，盡量輕，還要特別省電，從而最少地佔用寶貴的空間資源；其次，整個結構要非常牢固可靠，要能夠經受住火箭發射時嚴酷的振動考驗，毫髮無損，並且保證上天后圓滿完成實驗；再次，所有實驗過程都是自動的，都要通過地面的遠程控制來實現通訊和數據處理。
這麼多的技術難點，天宮二號上的這個「八卦爐」都能辦到，是真正意義上的歷經「千錘百鍊」！
天宮「八卦爐」是怎樣工作的
把爐體拆開來看，裡邊有2個部分——加熱爐單元和樣品管理單元。整個結構類似於一把左輪手槍。加熱爐單元有一個直徑18毫米的爐膛，像是左輪手槍的「槍管」，這個槍管中最高可加熱到950℃的高溫，空間材料的製備和處理就是在這個高溫槍管中完成的。通過控制槍管中的溫度，可實現材料的熔化和凝固，從而在空間微重力條件下製備出地面難以合成的高質量材料。
樣品管理單元的核心是存儲樣品的「樣品管理倉」。樣品管理倉類似於左輪手槍的「彈夾」，它一次能夠裝6顆「子彈」，即能夠完成六種材料樣品的高溫製備和處理。當其中某個樣品需要進行生長時，就將該樣品的料艙對準「槍管」並慢慢將「子彈」推進「槍管」中，然後槍管加熱到高溫，按預定工藝實現這個工位樣品的生長。
這套裝置的提拉速度，也就是「子彈」在「槍管」中的運動速度，可以控制在每小時0.5毫米到100毫米，最大的移動距離是178毫米。以這種形式完成一個樣品的高溫實驗後，可以把該樣品退回到它所在的「彈夾」中，然後如左輪手槍那樣，轉動彈夾使得第二個樣品料艙到位並將樣品送進「槍管」中進行實驗，這樣可依次完成6個料艙中的樣品實驗。
這套多功能的通用型材料科學實驗裝置在本次空間實驗中準備了12個材料科學實驗樣品和6個熱物性測量樣品，共計18個實驗樣品。這些樣品將分三批次進行實驗，每批次進行6個。
天宮二號在軌飛行實驗期間，航天員將對材料實驗爐進行開蓋換樣操作，這將是我國首次實現空間材料實驗的航天員在軌操作。
那些未來世界的「超級材料」！
《西遊記》中金箍棒、九齒釘耙、七星劍、紫金鈴等「高端武器」均出自「八卦爐」。如今，藉助天宮二號的綜合材料實驗裝置，一批未來世界的「超級材料」或將橫空出世。
先舉一個例子：閃爍材料。沒有它，骨科醫生可再也看不到X光片了
天宮二號中綜合材料實驗裝置將要製備的閃爍晶體可以幫助人類探索、認識和利用肉眼無法識別的射線、高能粒子，將其轉化為可識別、可控制的信號（例如可見光）。
閃爍晶體最重要的應用領域包括高能物理和醫學成像。其中在醫學成像領域，太空中生長的晶體，其探測腫瘤的能力較之地面實驗生長的晶體更勝一籌，成像解析度會得到提高。
舉例來說，常見的CT檢查一般只能確定直徑兩毫米以上的腫瘤病灶，對於一些肉眼看不到的早期病灶就只能視而不見了，而安裝了太空產閃爍晶體的CT，探測精度則會大大提升，在腫瘤尚不具破壞力的情況下就能夠被探測到並對症施治，真正做到上醫治未病。
閃爍材料是不是很神奇？除了閃爍材料，「天宮之爐」將製備的材料還包括複合材料、金屬材料、有機高分子材料等，就是下面這些——
（前方多圖高能預警~~！！）
（您和您的漫威小夥伴即將上線！）
多晶碲化鋅(ZnTe)：這種材料未來將幫助我們製造更高效且靈敏的外太空探測器
介孔基納米複合材料：期待更加完美的光通信材料
單晶金屬合金：更輕、更硬、更完美的未來合金材料
紅外探測器材料：未來戰場的千里眼
磁性半導體：小小自旋，翻轉天地——未來自旋電子器件
高性能熱電半導體：新一代的控溫大師
偏晶合金空間定向凝固：一言不合，換個模式凍起來
記者了解到，綜合材料實驗裝置製備的所有材料實驗樣品均為國際上首次空間實驗。
試想某一天，在太空空間站里，基於綜合材料實驗裝置的高端生產設備將被建成，到那時，可能這些地面急需但又無法製備的關鍵材料，將通過科學家的遠程操控，實現空間生產。
（看完這些以後，小編心裡只有一個感覺）
這麼厲害，咋不和天宮二號一起上天呢？
哈哈哈哈哈，人家已經上天了好伐！
還真是，666666
老豬，快減肥吧，早點報考航天員，你也能上天！
致謝：中科院物理研究所、中科院上海硅酸鹽研究所、中科院半導體研究所、西北工業大學、中科院空間科學與應用研究中心、中科院金屬研究所、中科院上海技術物理研究所、國家空間科學中心、中科院蘭州技術物理研究所等
記者：崔靜、白國龍、吳晶晶
編輯：胡喆
文中部分圖片由中科院提供，部分圖片來源於網路
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