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全球太空材料研发竞争激烈



《日本经济新闻》2025年12月29日刊登题为《瞄准太空“生活”场景打磨材料技术 抢先布局“前景广阔的新兴市场”》的文章,内容编译如下:

随着太空开发迈向涵盖旅行、居住等生活场景的新阶段,材料企业正纷纷布局相关技术研发。日本瑞翁公司利用其研发的防中子辐射材料所开展的半导体太空实验,预计于2026年1月启动。日本三井化学工业公司推出了适用于太空环境的生殖细胞培养专用试剂盒。当前,太空产业已逐步从卫星等传统领域,延伸至更具日常属性的生活场景。各企业正着力推进技术研发,以期在这片前景广阔的新兴市场中抢占先机。

2025年10月,从日本种子岛太空中心发射、前往国际空间站的补给飞船,搭载了一套采用特殊半导体封装材料的实验装置。该封装材料由瑞翁公司研发,其突出特性是能够有效吸收中子。

在太空环境中,来自宇宙射线的高能中子可能引发电子设备故障或误操作,因此为确保系统稳定运行,以往多采用线径较粗、算力相对较低的半导体器件。

为此,该公司借助材料模拟技术,在配方中加入了硼等元素,预计可使抵达芯片的中子量较传统材料减少约20%。该材料将在国际空间站“希望”号日本实验舱开展实测,以验证其在太空环境下的性能和所产生的长期影响。

如果高性能半导体能在太空中稳定运行,未来或将应用于智能手机等民用终端。瑞翁公司首席技术官福岛正人表示:“我们在半导体材料领域的技术积累,可在太空场景中形成独特优势。”公司计划2026年设立专门的太空技术项目部,力争10年内实现商业化。2025年10月,瑞翁公司还与美国公理太空公司签署合作备忘录,共同推进面向太空应用的半导体材料研发制造。

随着太空开发进入新阶段,对相关材料的性能要求也日益提高。例如,在构想中的太空数据中心建设中,散热问题是关键挑战之一;针对宇航员长期驻留过程中的温度调控,也离不开高性能材料的支持。

此外,长期太空生活对生殖健康的影响也受到关注。三井化学为此开发了可用于太空环境的细胞培养专用试剂盒,该技术基于该公司旗下培养板“InnoCell”研发而成。试剂盒底部采用高透气性的特殊聚烯烃树脂薄膜,有助于细胞保持良好生长状态,其高透明材质也便于观察。为适应微重力环境,该试剂盒还配备了特制的树脂盖。

三井化学计划将该产品应用于日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)正在研发的细胞培养装置中,并预计在2028年前后,将小鼠精子细胞送入太空进行培养实验,待样本返回地球后评估太空环境对生殖功能的影响。JAXA宇宙环境利用推进中心主任研究员山崎诚和指出,在人类长期驻留太空成为常态之前,“通过生殖细胞实验来调查太空环境对生殖的影响至关重要”。

日本三菱化学集团研制出耐高温达1500摄氏度的碳纤维增强复合材料。该材料通过设置阻氧层,有效防止表面氧化导致的碳材料性能下降。其潜在应用包括一次性发射入轨、能够高速往返于日美等地的太空运输工具。公司下一步目标是将其耐热性能提升至2000摄氏度以上,并计划从2026年起和JAXA合作开展长时间高温环境实验。

在国际层面,企业也积极布局相关研发。例如,美国内华达山脉公司正研制采用特殊材料、可在太空充气展开的居住舱模块;在国际空间站退役后、由私营主导的太空基地建设领域,美国初创企业已处于领先地位。

面向太空的材料研究成果往往具备跨领域应用的潜力。三菱化学前沿项目部经理中越明表示:“耐等离子体性能优异的材料可延伸至核聚变领域。”三井化学首席技术官表利彦认为:“率先投入太空领域研发,有助于积累高端制造的核心技术。”事实上,从慢回弹枕芯到铝制易拉罐,许多民用产品都源自航天技术的转化。

面对全球围绕未来太空“生活圈”材料研发主导权的激烈竞争,日本亟须加强产业界、学术界与政府之间的协作,以加速研发进程、保持技术领先优势。(编译/沈红辉)