張昊

一、人物介紹

張昊，男，1980年2月出生，中國航天科工三院306所副所長。

張昊2007年開始研制用于航天器熱防護的氣凝膠產品，嘗試了近千種配方、眼角膜還曾被灼傷，終獲優(yōu)異樣品，2010年進入生產階段。至2018年，團隊已掌握了氣凝膠結構可控設備和工程應用的全套技術，在包括長征五號、天舟一號在內的二十幾型航天裝備上應用，最終成功搭上了飛往火星的“航班”，為“天問一號”立功。

二、主要事跡

硬核航天人為“火星航班”熱防護

2021年5月，“天問一號”承載著中國人對無限星空的向往成功降落在火星，吸引了世人的目光。在天問探“火”的背后，中國航天科工三院306所氣凝膠創(chuàng)新團隊研制的氣凝膠材料發(fā)揮了重要作用。

作為這個團隊的帶頭人，張昊以其十余年的職業(yè)生涯見證了氣凝膠材料從無到有的發(fā)展歷程。他說：一切成果都來自一招一式、踏踏實實的“修煉”。

張昊帶領團隊建成了二氧化碳超臨界干燥設備

科研不懼“走迷宮”

2007年，從中科院博士畢業(yè)后，張昊放棄了多家外企、高校以及民企伸來的橄欖枝，選擇來到306所，成為一名航天人，并由此踏上氣凝膠材料的科研之路。

“當時某重點預研型號急需一種熱防護材料，性能指標要求特別高，這種材料幾乎是唯一的選擇。”張昊回憶說。然而，他只能從文獻上查到這種材料的性能參數(shù)，既沒有樣品，也沒有技術細節(jié)。很長一段時間里，他整天泡在實驗室里做配方實驗，連午飯都在實驗室解決；晚上還經常背著筆記本，跑回曾經讀書的中科院，查外文文獻。

張昊工作照

為了掌握更好的工藝路線，他嘗試了近千種配方，各種試驗數(shù)據(jù)記滿了厚厚的幾個本子。按他的話說，“科研就像探索迷宮，絕大多數(shù)人都需要把那些死胡同全部走過一遍，才能找到方向?！?/p>

有一次，張昊按照一篇文獻提出的路線去做驗證試驗，小有收獲。幾輪試驗下來，他突然感覺眼睛刺痛，被送到了醫(yī)院。原來，試驗中某個化學反應的副產物揮發(fā)性很強，灼傷了他的眼角膜。

出院后，張昊回到家躺在床上閉目靜養(yǎng)，他索性靜下心來在腦海里整理那一段試驗過程，思考著如何改進配方、優(yōu)化路線。一周后，眼睛稍微恢復，他馬上跑回實驗室驗證自己的想法。果然！采用更加安全的配方和反應環(huán)境，同樣得到了性能優(yōu)異的樣品。

張昊與團隊中的青年人溝通

最“硬核”的航天人

工程化應用是材料研究的終極目標，為了實現(xiàn)氣凝膠的大規(guī)模生產，就涉及到一種核心設備--二氧化碳超臨界干燥設備。

“國內當時并沒有能夠成功設計和生產這種設備的廠商，而國外設備動輒上千萬，讓我們望而卻步?！睆堦换貞浾f。那時所里只有一臺20L容積的實驗室級設備，根本無法實現(xiàn)全套工藝參數(shù)的掌握，并放大至工程應用量級。

為了解決這個問題，張昊和團隊伙伴決定到車間里工作，親自采集數(shù)據(jù)。那時候，拆閥門、換加熱棒、換壓力表，張昊已經得心應手。他甚至可以熟練地畫出整套裝備管路的走向、溫度傳感器的位置……通過在車間一點點地摸索和積累，他們成功將這一核心設備放大到工程量級，建成了當時國內最大的1500L超臨界干燥設備，打通了實現(xiàn)氣凝膠防護材料的批量工程化生產的重重關節(jié)！

張昊閱讀學術專著

2010年，氣凝膠研究開始從試驗邁入生產階段。年底，張昊和團隊帶著近六米長、鋪設了熱防護層的整套航天設備接受石英燈加熱考核驗證試驗。所在的廠房是為這次大型地面試驗任務臨時搭建的，還沒有完工，只有柱子和房頂。纖維布圍成的“墻壁”，四處透著寒風，大家只能輪流到安裝了空調的集裝箱內取暖。

張昊回憶，“為了確保試驗的真實性，裝備里裝了一百多公斤的燃油。一旦熱防護層失效，燃油會遇到高溫的金屬殼體，產生不可想象的后果?！蹦菚r候，消防車就停在試驗現(xiàn)場旁邊，以防萬一。

試驗開始，裝備表面迅速升至幾百度，裝備熱防護層內部的溫度開始緩慢上升，張昊緊緊盯著監(jiān)視器上傳回的傳感器溫度。聽到“試驗停止”，他趕緊跑過去看數(shù)據(jù)，一切正常。漫長的1300秒終于結束，熱防護效果完全滿足設計要求！這次試驗的成功為熱防護材料的廣泛應用奠定了重要基礎。

經過前期扎實的基礎研究，到2018年，張昊團隊已經掌握了氣凝膠結構可控設備和工程應用的全套技術，先后發(fā)展了中溫型、高溫型等幾個系列氣凝膠產品，在二十幾型航天裝備都獲得了應用。

張昊正在記錄實驗數(shù)據(jù)

“天問一號”的“火星時代”

長征五號在2016年順利完成發(fā)射，張昊團隊提供的熱防護材料功不可沒。2017年再傳喜訊，他們研制的基于氣凝膠材料的真空絕熱板被成功裝載在天舟一號的低溫鎖柜中隨長征七號運載火箭發(fā)射升空。對于張昊團隊來說，每一份捷報的背后，是幾千個日子里航天技術的砥礪深耕。

2021年5月，“天問一號”成功著陸火星。而早在2014年，張昊團隊就收到了火星探測關于熱防護材料的需求并開始研發(fā)。

“我們需要為火星探測任務提供兩種不同的氣凝膠材料?！睆堦唤榻B說，“一種用于隔絕火星探測器發(fā)動機工作時產生的上千度的高溫，一種用于保護火星車抵御火星表面極寒環(huán)境?！眱煞N材料的性能指標要求都極為苛刻，為研發(fā)團隊帶來了不小的挑戰(zhàn)。

張昊正在進行試驗

如果說科學發(fā)現(xiàn)還有靈光乍現(xiàn)的幸運，那科學的探索和工程的應用則沒有捷徑。7年來，張昊和同事們嘗試了上百種配方，把幾十個工藝參數(shù)化整為零，研制的材料先后經過了物理特性、力學特性、隔熱性能和空間環(huán)境耐候性能等四大類總共98項試驗測試，而且每一項試驗都需要經過多個批次的重復驗證。最終，他們開發(fā)的兩種氣凝膠材料成功搭上了飛往火星的“航班”。

“人類的歷史就是一個逐漸認識世界的過程，隨著認知的外延和內涵不斷擴展深化，相輔相成的就是科技和社會的進步?！薄疤靻栆惶枴钡难兄迫蝿找褧焊嬉欢温洌雇笆奈濉?，張昊和團隊對氣凝膠材料提出了“更高性能、更多功能”的研究目標，盼望著他們研發(fā)的氣凝膠材料在新能源汽車、工業(yè)保溫和建筑節(jié)能等領域擴大應用，為中國實現(xiàn)碳達峰和碳中和作出自己的貢獻。

張昊獲得國家科學技術進步獎