玻璃“飛”上天：爲中國航天器披上“護身鎧甲”
什麼樣的玻璃能“飛”上天？近日，記者在秦皇島星箭特種玻璃有限公司（以下簡稱“星箭公司”），見到了這種厚度大約只有頭髮絲直徑十分之一、卻能在太空中爲航天器提供特殊保護的玻璃。更讓人驚訝的是，這種玻璃抗彎強度還很高，即使對摺起來也不會斷裂。
即將從中國空間站返航的神舟十八號載人飛船，就“穿”了9000多片這種薄如蟬翼卻堅韌無比的“護身鎧甲”。“從神舟五號到神舟十八號，每一次‘神舟’飛天，‘穿’的都是我們製造的特殊‘外衣’。”星箭公司董事長盧勇自豪地說。
從“神舟”系列載人飛船到“嫦娥探月工程”系列衛星，從“天宮”系列太空實驗室到“天問一號”火星探測器，星箭公司已成功配套多項中國航天重大工程項目，1500多萬片特種玻璃創造了無一瑕疵、無一質量差錯的紀錄。閃耀太空的“河北智造”，爲航天器披上了中國人自己的“護身鎧甲”。
星箭公司產品展廳裡擺放的“嫦娥三號”巡視器模型。“嫦娥三號”巡視器的能源、溫控、照明系統上應用了該公司研發生產的三種抗輻照玻璃產品。河北經濟日報記者 徐曼 攝
“玻璃要想上天，難度堪比登天”
在太空環境下，航天玻璃覆蓋在航天器電池陣及重要儀器設備的外表面，要求既能有效屏蔽高能粒子、有害射線的輻射，還要透光率高，而且儘可能輕薄。生產這種玻璃，相當於爲航天器打造一套水晶版的特殊“外衣”。因此，航天玻璃業內流傳着一句順口溜，“玻璃要想上天，難度堪比登天。”
“抗輻照是要解決的核心問題，但這又和減重互相矛盾。減重就要減少單位面積厚度，而這會造成抗輻照能力不足，產品也易碎。同時，還要保證零上200℃、零下180℃瞬間溫度交變條件下不受影響……”提起一路攻克的道道難關，盧勇感慨不已。
特種玻璃從研發到生產要經歷配方調製、熔化、退火、切割、研磨等30多道工序，而生產航天所需的玻璃蓋片標準更高。爲了解決抗輻照問題，並平衡各項“互相打架”的技術要求，無論哪道工序都需要經歷無數次失敗的考驗。
研發團隊先從配方開始，用小實驗爐打樣測試，找到最佳配方，然後再出產樣品。由於資金不足，無法購買相關檢測設備，模擬不了太空中的超低溫、強輻射環境，他們只能將樣品送到客戶那裡檢測，再根據得到的數據對產品進行改進完善。
就這樣，一次次失敗，一次次實驗，一次次突破……經過反覆摸索，星箭公司終於研發出國內領先的抗輻照玻璃製造工藝。2003年，該產品成功配套了我國第一艘載人飛船“神舟五號”，此後廣泛應用於中國航天系列重大工程。
星箭公司的古典式超薄玻璃加工車間。星箭公司供圖
“髮絲上繡花，針尖上雕刻”
隨着我國航天事業的發展，航天器對這種“護身鎧甲”的要求越來越高。星箭公司鉚着一股勁，下決心攻堅克難，哪怕一片玻璃減重0.03克，中國空間站總計40萬片這樣的玻璃，就累計減重達12公斤。
減重必須將玻璃再削薄。他們先是通過改進工藝，將玻璃蓋片的厚度從0.1毫米降到0.03毫米。但還是不滿足，2022年10月，星箭公司開始研發0.01毫米超薄耐高溫光學玻璃。
0.01毫米大概是頭髮絲直徑的十分之一，這相當於在頭髮絲上繡花，難度可想而知。公司總經理盧奕霖帶領團隊不斷優化配方，調整離子置換溫度，提高玻璃耐高溫性能。再通過改進精磨精拋工藝，終於把耐高溫光學玻璃的厚度降到了0.01毫米，產品可耐受800℃高溫，刷新了行業紀錄。
2023年初，星箭公司又研發出0.009毫米超薄耐高溫光學玻璃。它薄如蟬翼，卻堅如鎧甲，耐得住瞬間1200℃高溫，成爲國內光學玻璃領域又一重大突破。
從突破0.1毫米到突破0.01毫米，再到突破0.009毫米，星箭公司科研團隊不斷刷新着特種光學玻璃超薄紀錄，他們的十餘種產品打破國外壟斷，成爲國際航天玻璃領域響噹噹的排頭兵。
星箭公司的自動化光學加工車間。星箭公司供圖
“國有所需，我必爲之”
走進星箭公司的熔制車間，就像來到了一個魔術現場：調和好的硅原料放進熔窯，經過30個小時的熔制，就變成一塊塊晶瑩的玻璃。“可能很多人想不到，我們公司自2000年成立以來，沒有引進過國外設備，沒有購買過國外技術。從窯爐建造到玻璃配方，都是自己一點點摸索出來的。”盧奕霖頗爲驕傲地說，公司研發生產團隊245人，核心科研人員25人，大部分也並非科班出身，都是邊幹邊學。爲全面提高技術水平，公司每年將銷售收入的7%-10%投入到研發中。
依靠自主創新，星箭公司從一個家庭小作坊式企業，逐步成長爲中國航天科技集團空間用抗輻照玻璃蓋片唯一合格供應商、工信部專精特新“小巨人”企業。目前公司擁有12項發明專利、2項實用新型專利。
“只有把核心技術牢牢掌握在自己手裡，才能真正掌握競爭和發展主動權。”盧勇至今仍對打破二次表面鏡玻璃基片國外壟斷的事記憶深刻。以前這種玻璃需要以每片300多元的價格從國外進口，不但價格昂貴，質量還難以保證。星箭公司科研團隊從配方到製造工藝進行反覆實驗，最終研發成功，解決了國外“卡脖子”問題。2010年這項重要科技創新成果在北京發佈，從此這種玻璃基片實現了國產量產。“當時，與會的航天專家緊緊握着我的手說，終於不需要進口了，咱們國家有底氣了。”盧勇說，星箭公司的產品價格每片30多元，僅爲國外同類產品的十分之一，至今已累計爲國家節約資金5億元。
2018年11月1日，習近平總書記主持召開民營企業座談會，盧勇是發言者之一。回憶起當時的情景，盧勇依然激動不已，“我們要永遠保持創業的激情，堅持創新不停步，助力中國的航天器飛得更高、更遠。國有所需，我必爲之。不講條件，不計代價。”
來源：河北經濟日報（記者 徐曼 蘇浩軍）
編輯：崔婷婷 編審：高源