《与“失败”为伍,为了“万无一失”的成功》

——记中国航天科工三院306所热防护材料专业创始人张昊

2023-11-13 15:41

报送单位:航天特种材料及工艺技术研究所

作者:于丹

北京丰台云岗,航天大院内的树木四季蓊郁,瞥上一眼,满满的治愈感,然而,路人的行色匆匆与公园式办公区的“松弛感”反差强烈。中国航天科工三院306所副所长、热防护材料专业创始人之一张昊的工作地就位于这座“花园”的深处。

这位“80后”身上带着科研工作者鲜见的“文气”,言语平和得像一位文学教授。虽然有固定的办公室,但他习惯扎在科研一线,只有处理行政工作时才回到这里。

近年来,我国探索浩瀚宇宙的征途日渐广阔,张昊及其团队的工作与其“冷暖交织”。团队长期致力于面向热防护系统及其相关热防护材料的创新与研发工作,目的是为航天器穿上一层“空调服”,从容应对极端温度下的太空环境。

“冲出舒适圈,把陌生的世界变成崭新的世界。”这是天问一号的荆棘之路,也是张昊的科研之路。

加入主流“干实事儿”

2002年,张昊提前修完学分,从中国科技大学保送到中国科学院化学所进行硕博连读。班主任在第一次班会上就告诫全班同学:“你们每一个人都正走在通往这个国家主流社会的道路上。”

这句话让张昊困惑了很久,做科研与“主流社会”有什么关系?没等张昊想明白,他的一个决定已暗中写就了答案。

2007年毕业时,中国航天科工三院306所到中科院招聘,贴在公告栏中的“中国航天”四个大字吸引了张昊。怀着“归属感”与“落地感”的理想,他成为306所的一员。

本科是应用化学专业,硕博研究方向是高分子化学与物理,与纤维和塑料打了7年交道的张昊,需要翻越的第一座大山是研制出二氧化硅气凝胶材料。

当时在国内,这是一个崭新的研究领域。再忆开荒式的研究,张昊记忆犹新,“国内都是空白,国外技术保密,推进了解主要靠文献。”张昊清晰地记得,从接到任务开始,到天问降落火星,这条研发之路走了整整7年。

假如在工程期内材料技术指标达不到要求,就只能牺牲装备的总体性能。“一年内拿出小样,两年之内拿出试验件,面对研制中的失败,没有人会指责你,但每一个性能进步的累加最后带来的是飞行器质的飞跃。”张昊说道。

功不唐捐,2008年的一天,张昊在一篇文献中发现:某种硅前驱体通过溶胶-凝胶反应可以得到性能优异的产物。正陷入困顿的他,第一时间尝试验证这一结论,结果令人欣喜。

然而,这种欣喜突然被他眼角的一阵刺痛感打断,他被同事紧急送往医院。试验中挥发的物质灼伤了他的眼角膜,幸而可以恢复。躺在病床上的他,眼前一片黑暗,脑海里却在一遍遍复盘着自己的试验过程,归纳出了提升材料性能的几个可能“组合”。待到眼睛稍有恢复,他的这份执念便在试验中得到满意的“回响”。

试验结果带来的欣喜让张昊对那个关乎“主流社会”的思考“后知后觉”:“身处主流社会的人在一定程度上是能够决定国家命运的人,做科研需要‘顶天立地’,既能站在技术制高点,又能实现应用解决问题。”

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“归零”心态的历练

“极寒”与“极热”是人类探索太空所要面临的双重考验。从长征五号运载火箭发动机工作时上千摄氏度的“极热”,到“祝融号”火星车在火星表面-100℃的“极寒”,张昊及其团队研制的气凝胶材料始终在“保驾护航”。

气凝胶是一种不太被大众熟知的材料,它是由纳米尺度的固体骨架构成的一个三维立体网络,其中包含着丰富的纳米孔隙,孔隙率可以高达99.8%。肉眼看上去像是被冻住的蓝色烟雾,科研工作者带着“蓝田日暖玉生烟”的浪漫诗意情怀,给这种“世界上最轻的固体”取别名为“蓝烟”。

得到它的路并不平坦,眼角膜灼伤仅是第一重考验。“每个试验成功的背后都是十几次失败的堆叠。”每一次样品试验失败的背后,都是航天人“归零”心态的历练。

2010年底,张昊和团队带着试验件去了西安,接受测试的是近6米长、铺设了热防护层的整套新装备。试验开始,刺眼白光将整个试验件包裹,装备表面温度迅速升到几百摄氏度。“为了确保试验的真实性,装备里装了一百多公斤的燃油,一旦热防护层失效,燃油遇到高温的金属壳体,会产生不可想象的后果。”张昊回忆,当时试验现场旁边停着消防车以防不测,1000多秒的试验过程惊心动魄,到最后他已经不敢去看缓缓上升的温度数据了,直到指挥员传出“试验停止”的口令——一切正常,热防护效果完全满足设计需求。

这次消防车随时待命的试验让张昊深切体会到:“在实验室与失败为伍,只是为了万无一失的成功”。

迄今为止,张昊及其团队研发的“结构可控二氧化硅气凝胶隔热复合材料技术”被授权发明专利29项,获得国家科技进步二等奖等省部级以上奖励7项。张昊荣获第33届北京青年五四奖章及第四届中国复合材料学会杰出青年工程师奖,入选多个国家级人才计划……

那张国家科技进步二等奖证书没有被摆在办公室显眼的位置,而是同一些普通书籍一起被收进了柜子里。

也许,这是航天人对待荣誉的另一种“归零”。