阿尔忒弥斯一代的热防护材料

三维多功能烧蚀热防护系统 (3D-MAT) 是一种热防护材料，是猎户座的关键部件，猎户座是 NASA 为人类深空任务建造的最新航天器。在阿尔忒弥斯登月任务结束时重返地球大气层时，它能够在承受极端温度的同时保持高强度。3D-MAT 已成为 NASA 阿尔忒弥斯计划的一项重要技术，它将为长期的月球科学探索奠定基础，并为人类火星探险做好准备，造福所有人。

3D-MAT 项目源于猎户座飞船早期设计中的一个技术问题。压缩垫（宇航员居住的乘员舱与携带电力、推进器、补给品等的服务舱之间的连接接口）在 2014 年猎户座飞船的首次试飞（探索飞行测试-1）中出现了问题。NASA 工程师意识到他们需要找到一种新的压缩垫材料，这种材料可以将猎户座飞船的不同组件固定在一起，同时承受重返大气层的极高温度。NASA 曾尝试使用 3D 编织材料作为隔热材料，但在发现需要一种新材料来制作压缩垫后，开发工作迅速升级。

这导致了 3D-MAT 的出现，这是一种由石英纱和氰酸酯树脂编织而成的材料，具有独特的三维设计。所用的石英纱就像您阁楼中可能使用的玻璃纤维绝缘材料的更高级版本，而树脂本质上是一种高科技胶水。这些现成的航空航天材料之所以被选中，是因为它们能够在极高的温度下保持强度并隔绝热量。3D-MAT 使用专门的织机编织而成，织机将纱线紧密地捆在一起，然后使用独特的加压工艺注入树脂。最终得到的是一种高性能材料，它在高温下能够非常有效地保持强度，同时还能隔绝所保护的航天器的热量。

3D-MAT热防护材料。

美国宇航局

三年内，3D-MAT 从早期概念发展成为成熟材料，现已融入 NASA 的旗舰项目 Artemis。在 Artemis I 任务中，猎户座飞船的压缩垫使用了 3D-MAT，证明了该材料对 NASA 载人航天事业的重要作用。这一发展之所以能在如此短的时间内实现，得益于该团队与多家小型企业的合作，包括开发编织工艺的 Bally Ribbon Mills 和与 NASA 共同开发树脂灌注工艺的 San Diego Composites。

其开发团队获得了 NASA 年度发明奖，这是一项享有盛誉的荣誉，旨在表彰 3D-MAT 对 Artemis 成功飞行的重要性以及它对 NASA 未来 Artemis 任务的重要性。获得认可的发明团队包括来自 NASA 位于加州硅谷的艾姆斯研究中心的 Jay Feldman 和 Ethiraj Venkatapathy、Bally Ribbon Mills 的 Curt Wilkinson 和 Dynovas 的 Ken Mercer。

3D-MAT 的应用范围不仅限于 NASA。3D-MAT 所具备的材料加工能力已催生出其他产品，例如一级方程式赛车的结构部件和火箭发动机外壳。3D-MAT 在商用航空航天器和国防领域的多种潜在用途正在根据其特性和性能进行评估。

里程碑

• 2023 年 NASA 年度发明奖得主
• 2022 年搭载阿尔忒弥斯一号飞行
• 正在评估多个国防部和商业航空航天实体的使用情况

伙伴

3D-MAT 项目由美国国家航空航天局艾姆斯研究中心牵头，并得到多家合作伙伴的支持，其中包括 Bally Ribbon Mills、美国国家航空航天局位于休斯顿的约翰逊航天中心、美国国家航空航天局位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心，以及美国国家航空航天局空间技术任务理事会通过的“游戏规则改变发展计划”的支持。