实时透视航天器热防护罩极端高温演变过程

加州大学伯克利分校劳伦斯伯克利国家实验室的先进光源同步辐射设施，近日成功实现了对航天器防热罩材料在极端高温下烧蚀过程的实时三维观测。该研究联合伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校与NASA航天中心，针对飞船广泛使用的SLA-220与SLA-561V超轻烧蚀材料，利用原位X射线显微断层扫描技术，在模拟再入大气层近900摄氏度的条件下捕捉材料微观结构的动态演变。 为平衡高分辨率与宽视野的采集矛盾，研究团队引入基于生成对抗网络的AI超分辨率算法，结合实时低分辨率扫描与静态高分辨率快照，生成完整的材料退化三维影像。结果显示，含软木填料的SLA-561V受热分解形成孤立孔洞，而SLA-220的硅基基质则演变为连通网状通道。这种孔隙结构差异直接决定热流与气体穿透行为，进而影响防热性能。 该成果首次提供材料在真实热环境下的直接微观测量数据，有效修正了阿耳特弥斯一号任务后的模型偏差，显著降低热防护系统设计的不确定性。相关论文已发表于《npj Materials Degradation》期刊，将为未来载人深空探测任务的安全可靠提供关键支撑。