據(jù)環(huán)球時報前段時間報道，由于第一顆地球觀測衛(wèi)星發(fā)射失敗，印度斯里赫里戈達島的航天中心彌漫著悲傷的氛圍。印度空間研究組織（ISRO）指出，印度這項最先進的衛(wèi)星發(fā)射任務失敗，主要是因為衛(wèi)星在低溫階段出現(xiàn)性能異常，無法點火從而導致失敗 。衛(wèi)星的性能與其制造材料息息相關。
說起衛(wèi)星制造，復合材料可是貢獻了不少力量。因為衛(wèi)星運行的特殊性，它對制造材料的要求非?？量?。
衛(wèi)星結構對材料的要求
衛(wèi)星是一個不斷地移動遠離和靠近太陽的直接熱量的物件，以一個穩(wěn)定的溫度流，這可能會導致其膨脹和收縮。衛(wèi)星結構對材料性能的要求，首先是質量輕、密度低；其次是強度高、模量高、延性好，即比模量高和比強度高；此外材料應具有低的熱膨脹系數(shù)、耐超高溫和超低溫能力，以及良好的空間環(huán)境穩(wěn)定性、材料真空出氣要求和制造工藝性能等。
當今世界，各國競相研究高分辨率的空間遙感衛(wèi)星。而要提高衛(wèi)星的分辨率，大口徑、長焦距、輕型的空間相機是關鍵。要打造“看得清又很輕”的空間相機，讓天上衛(wèi)星“拍到好照片”，需要相機的光學支撐結構大、輕，還要高穩(wěn)定，因此高穩(wěn)定、輕量化復合材料就成為重要的支撐。
另外，一種新材料在太空中使用所需的最重要特性是強度和剛度。當一個物件在圍繞地球的軌道上運動，將經(jīng)受難以置信的力，這將撕開相對脆弱的結構。單單衛(wèi)星的發(fā)射就可以使材料承受高達三倍重力的力量，這意味著每個組件將重達在地球上的三倍多。該材料必須保持其完整性而不折斷，或者在巨大的力量下彎曲。
一旦衛(wèi)星在太空中，它必須在微重力下保持功能，其中的部分材料將比他們在地球上的重量更少。這種引力的強度變化意味著，所用的材料必須是令人難以置信的多適用性和有獨特的完整性。
該空間結構還必須能夠承受來自衛(wèi)星內部的機艙壓力。在國際空間站里，內部的氧氣能對表面每英寸產(chǎn)生高達15磅的力量。如果材料不夠堅固，就可能造成破裂并導致漏氣，這會威脅飛行器中的每個人的生命。
另一個威脅到衛(wèi)星的是拋彈物的數(shù)量，很多都會與衛(wèi)星發(fā)生碰撞接觸。解散的人造衛(wèi)星彈片會圍繞地球軌道運動，最后作為軌道的太空垃圾。這些高速的廢銅爛鐵可以撕碎新的仍在運行的衛(wèi)星，使用的材料必須強大到足以擺脫這些“炮彈”。
當衛(wèi)星發(fā)射到地球軌道的時候，已經(jīng)是昂貴的冒險，所考慮的材料必須在經(jīng)濟上可行。在太空切實的使用材料，也必須是非常輕量化，因為額外的一公斤質量可以增加數(shù)千美元的發(fā)射成本。
復合材料的特征和優(yōu)勢
a) 比強度和比模量高
這是復合材料最突出的優(yōu)點。如高模量碳纖維復合材料的比強度為鋼的5倍，鋁合金的4倍，鈦合金的3.5倍以上，其比模量為鋼、鋁、鈦的4倍甚至更高。
b)耐疲勞性能好
常用的碳纖維增強復合材料的疲勞極限是其抗拉強度的70%-80%，而大多數(shù)金屬材料僅為30%-50%。復合材料中纖維與基體界面能阻止裂紋的擴展，其疲勞破壞總是從纖維的薄弱環(huán)節(jié)開始，逐漸擴展到界面上，破壞前有明顯的征兆。
c)減震性能好
復合材料結構件的自振頻率高，同時復合材料中高韌性的樹脂和橡膠基體具有顯著的振動阻尼特性，因而復合材料有很強的吸振能力。
d)各向異性及性能可設計性
纖維復合材料的性能與纖維的排列方向、鋪層次序和層數(shù)，以及成型方式有關，因此可根據(jù)結構件的載荷分布及使用條件的不同，選取相應的鋪層設計和成型方式來滿足預定的要求，實現(xiàn)構件的優(yōu)化設計。
e)減磨、耐磨、自潤滑性好，可用于制作耐磨構件。
f)熱膨脹系數(shù)小 冷熱交變時尺寸穩(wěn)定性好。
g)材料與結構的統(tǒng)一性
復合材料可實現(xiàn)制品的一次成型，適合于大面積、結構形式復雜構件的精確整體成型，具有良好的工藝性。
因此，復合材料是飛行器的理想用材，飛行器是對重量十分敏感的結構：
復合材料在衛(wèi)星上的應用
人造衛(wèi)星上常用的材料是CFRP，CFRP是以樹脂為基體，碳纖維為增強體的復合材料。碳纖維具有碳材料的固有本征特性，又有紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代軍民兩用的增強纖維。它優(yōu)異的綜合性能是任何單一材料無法與其比擬的，現(xiàn)在已經(jīng)成為先進復合材料的主要增強纖維之一。
復合材料在衛(wèi)星結構中的應用日趨廣泛，如衛(wèi)星的主承力結構、太陽電池陣結構和天線反射面等大型有效載荷，以及其他輔助結構。
衛(wèi)星的主承力結構目前多采用承力筒，廣泛采用碳纖維復合材料制作，不僅剛度、強度滿足設計要求，且能大幅減輕質量。復合材料在衛(wèi)星結構上的一個典型運用是太陽電池陣。太陽電池陣基板外形尺寸和表面積大，要求材料的比剛度高，熱變形小。風云一號系列衛(wèi)星的太陽電池陣共有2塊連接搖臂板，8塊太陽電池陣基板，軌運行時跨度10.5m，展開面積大11m2。這些連接搖臂板和太陽電池陣基板就是由碳纖維復合材料面板、薄壁矩形梁、蜂窩芯以及其他連接件，采用膠接成型工藝復合而成的整體結構。
衛(wèi)星有效載荷如天線反射面的支撐結構也大量采用碳纖維復合材料，如ERS-1衛(wèi)星的大型可展開式天線和歐洲海事通信衛(wèi)星的拋物面天線等。其他輔助結構采用復合材料的也很多，如衛(wèi)星氣瓶和衛(wèi)星接口支架；以玻璃纖維、碳纖維、硼纖維增強材料板為蒙皮，不同蜂窩材料為芯材的夾層板結構；用復合材料制成的各種型材和多向接頭等。
復合材料由最初的兩相復合，發(fā)展到現(xiàn)在的多相復合，品種更多、性能更好、功能更強、未來衛(wèi)星結構將越來越多地采用復合材料構件。（來源：挪恩復材）
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