火星和月球上必须选择固体润滑剂

　　2013年12月2日凌晨，由长征三号运载火箭搭载的“嫦娥三号”探月卫星从西昌卫星发射基地发射升空， “嫦娥”怀抱“玉兔”飞天落月，“玉兔”号随后将开展为期3个月的月面巡视探测。

　　地球上的各种运动部件都离不开润滑，太空设备也一样。航天探测器先行一步探索太空，将来条件成熟了，人类或许会移民外星球。那么，什么样的润滑剂才能适应太空探测器的要求呢?

　　火星和月球上的环境比地球上恶劣，高度真空、温差大，有强辐射和腐蚀性环境，还有尘暴，在这些情况下，液体润滑剂会迅速蒸发，只有选择固体润滑剂。

　　常用的固体润滑剂有：层状固体材料(如石墨、二硫化钼、氮化硼等)、其它无机化合物(如氟化锂、氟化钙、氧化铅、硫化铅等)、软金属(如铅、铟、锡、金、银、镉等)、高分子聚合物(如尼龙、聚四氟乙烯、聚酰亚胺等)和复合材料。

　　与液体润滑油、脂的选用一样，固体润滑剂的选择也是根据工况和环境等各方面条件选择能够满足要求的固体润滑剂种类。航空航天润滑剂的研发也是围绕润滑剂使用的环境和工况条件，以摩擦学为基础，选择最佳的润滑材料和润滑方案。

　　在火星和月球上，之所以选择固体润滑剂是因为：

　　1. 太空真空和失重环境，使地球上使用的任何一种液体润滑剂在顷刻间气化，并且对设备(如光学设备或者电子设备)造成污染。

　　2.在极高温度下，液态润滑剂迅速分解、氧化。

　　3.在极低温度下，液态润滑剂固化或者变得异常黏稠，失去了液体润滑的作用。而某些固体润滑材料哪怕在-273摄氏度也具备润滑能力。

　　4.强辐射的环境会导致液态润滑剂分解失效。

　　5.液体润滑剂在粉尘杂质多的环境下会粘附杂质，而固体润滑剂如石墨和氮化硼就能适应这样的环境。

　　6.在航天探测器上，液态润滑剂给设备增加更重的负担，而固体润滑剂相对较轻，便于携带。

　　7.在设备负载、工况、环境变化较大的情况下，固体润滑剂体现出来的润滑能力较稳定。

　　相对于液态润滑剂，固体润滑剂的缺点主要有：

　　1.固体润滑的摩擦系数大于流体润滑。

　　2.某些固体润滑剂散热性较差，如基于聚合物的润滑剂。

　　3.固体润滑剂的自修复能力不如流体润滑，因此润滑层发生破损会影响整体的润滑性能和使用寿命，不过也有相关技术来进行修复，如使用碳纳米管材料(carbon nanotube)。

　　润滑剂作为支持机器设备运转的关键环节，其中包含着丰富的机器“健康”信息，能够反映机器设备的运行状态，因此对润滑剂进行采样分析非常重要。2008年神七载人飞船成功发射，把中国航天员首次太空行走的工作项目确定为取回固体润滑材料试验装置。