1970年5月,一项有周总理批示的重点工程任务正式下达给金属研究所。这项任务的内容是,为我国第一颗返回地面的人造卫星研制一件防护外衣──“蒙皮”。周总理批了八个字:“安全可靠,万无一失。”这是一块硬骨头。在下达这项任务前,一个兄弟所没有啃动,转给了金属所,李薰毫不犹豫地接受下来。
卫星蒙皮课题本来是七机部航空材料所自己干的。卫星重返地面时,进入稠密大气层后,卫星的头部和裙部保护十分关键。设计的卫星裙部为辐射冷却式结构,简称蒙皮。
当时的要求是制备能抗1600℃高温,同时具有高热辐射的涂层。由于没有技术资料,当时航空材料所做不下去了,金属所那时归属16院,归聂荣臻管。国防科委来了一个邵政委,亲自下达指示。邵政委找李所长,李所长找了庄育智和我,问我们这件事行不行?航天材料所做的试验架是方的,钼板室温下还不脆,可是一振动起来,在振动台上浇液氮时,钼板就劈劈叭叭的裂掉了。
那时实际有两套方案,除了做钼蒙皮外,另一套方案是做Nb蒙皮。上海硅酸盐研究所的严东生听到消息后,也要加入进来,由于金属所在1958年开始就对钼有预研,有基础,说明李所长确实有前瞻性。这件事给我的印象非常深。最后Mo蒙皮交给了我们,硅所搞Nb合金,由于Mo蒙皮做成了,Nb合金蒙皮就没有用上。
当时硅所主要研究高辐射涂层,他们干的也很猛,不过经过大量试验,他们的涂层被淘汰了,原因是他们没有考虑涂层与金属基体的相容性。我们主要搞抗氧化涂层,在此基础上兼顾高辐射,后来我们抗氧化涂层也有高辐射性能,卫星总设计师十分高兴。
我们主要用MoSi2(不是纯的),MoSi2有较高的热辐射,加上进行表面毛化处理(喷砂),可以获得高辐射,那时周本濂与何青都为我服务,热辐射系数达到0.85-0.90。
Mo蒙皮外面是平板,里面是波纹管,要求点焊,由梁勇负责,点焊不能破坏涂层。另一个问题是:0.3mm厚的薄板表面渗硅时,薄板要发生变形,如何减小变形?还有就是板边的不直度,先做的一块板子渗硅后都扭成麻花了,最后分析是内应力引起的,采用夹具夹持来减小渗硅中的变形。
如何进行表面渗硅又是一个难题,开始两面用Si粉埋,后来发明了Si粉料浆,由喷漆工喷上去,5-6张Mo板叠起来,用夹具固定,以减小变形,保证蒙皮尺寸的精度。
那时正是“文革”时期,我和庄育智都已靠边站。有一个造反派在搞,但做不下去。李所长提议,应当起用李铁藩。军代表关军瑞来找我,说李薰建议你来干,我没答应。第二次来人说你的问题已经调查清楚了,不出来是立场问题。我提了两个条件,第一是军代表关军瑞做蹲点,第二是技术路线由李所长把关。
那时真是干啊,一下子掉了20斤肉。当时听说“二次”大战时,苏联发明喀秋莎火炮的人后来全都死了,都是因为拼命干累死的。当时我们就是一炉接一炉的干,你要什么材料就买什么,要什么人就给什么人。例如付加俊等来了8、9个人,原来他们是干铀的。
一共做了20套,上天要有备份,保卫处的人就坐在这里,一直到向北京发运,钼蒙皮像一个大窝头,裙部是金属所做的,头部用的是烧蚀性材料(C-C复合材料),后来裙部也改成烧蚀性材料了。
从1970年至1975年,除实验外,金属所和工厂通力合作,共提供了带有防护涂层的钼合金卫星蒙皮及铌天线4颗正样,卫星蒙皮部件在使用前经过了热冲刷、热辐射、高压及热冲击等一系列地面模拟试验。这项工作共用时三年零四个月,最后圆满完成了任务。
1975年11月,中国第一颗返回式卫星 “尖兵一号”发射成功,并按预定计划返回地面,标志着我国的空间技术进入了一个新阶段,同时也是一个原本贫穷落后的古国,复兴自强,走向世界头等强国的标志。