通过长期地面科学匹配实验验证,完成的复合胶体晶体各项指标均达到科学实验要求。在轨运行期间各项测试指标均满足任务书和科学实验要求。现阶段在轨科学实验已获得大量晶体衍射和形态图像数据。如图1所示是一组科学实验数据,其中a1、b1、c1三图分别表示3种配比成分的样品的激光衍射科塞尔线图案,通过该衍射线可以得到晶体结构的详细信息;a2、b2、c2三图分别表示对应的样品形貌图像。
图1:空间实验获得激光衍射科塞尔线图案和晶体形态图像
通过对比地面实验和在轨实验数据,发现实验现象上有较为明显的不同。天地实验差别主要表现在两方面上:其一,在轨实验晶格常数保持稳定,波动范围较小,说明在空间环境下晶体结构没有大的变化,晶体较为稳定。其二,在轨实验样品晶体取向在结晶过程中保持一致,没有明显的角度变化,而地面实验结果显示,在结晶过程中,胶体晶体的取向多次频繁地发生大范围的变化,与在轨实验对比,重力因素引起的胶体晶体不稳定性就较为明显地体现出来了。具体实验数据如下图2。
图2:在轨与地面实验中胶体晶体晶格常数(左)与晶格取向(右)数据的对比
同时,实验还获得了单组份样品及两种不同组分复合样品在电压作用下融化的实验数据。得到了较地面实验更为可信的胶体晶体压缩融化实验数据。通过比对不同组分胶体晶体的实验结果差异,可以比较精确地分析组分对胶体晶体稳定性的影响,这对地面相关材料设计有指导意义。由于周期较结晶实验短,恒温压缩实验获得了大量的数据和结果。与相应的地面匹配结果对比,也可以详细分析在压缩实验中重力的影响。通过对在轨实验数据分析,结果显示在微重力条件下,混合组分样品较单组份样品稳定,特别是3号样品的稳定性相比对应地面实验得到了较大的提高。另外,通过对比数据,发现空间恒温变压实验对电压的变化也更为敏感,而地面实验变化较小。具体实验数据如图3所示。
图3:在轨与地面的胶体晶体晶格压缩实验中晶格常数的对比
以下图片为胶体晶体在空间及地面的生长过程对比图:
1号样品恒温变压实验空间及地面实验结果的对比:
2号样品恒温变压实验空间及地面实验结果的对比:
3号样品恒温变压实验空间及地面实验结果的对比:
1号样品自然结晶过程空间及地面实验结果的对比:
总的来说,在轨飞行实验过程中,首先完成了在轨飞行测试工作,主要通过自检实验和默认模式1实验完成了装置及样品的测试。测试结果表明实验装置和样品在轨初期完全正常,全部达到各项指标要求和预期实验初步结果。自然结晶实验及恒温变压实验均取得了令人满意的结果。根据已取得的实验成果,指导地面实验。通过空间实验的数据,完善地面实验数据,处理地面实验结果,对胶体晶体进行更深入更丰富的研究。