外星星球上的探测器需要用坚固的材料建造。尤其是,干燥崎岖的地形对车轮来说是一种折磨。为了防止车轮的损坏,美国宇航局正在测试一种形状记忆合金材料,该材料在弯曲、拉伸、加热或冷却后可以恢复到原始形状。美国宇航局已经使用这种材料很多年了,但从来没有在轮胎上使用过,这可能是它的完美应用。
机器人漫游者现在是探索其他行星表面的常见景象。它们的多功能性和对环境和任务控制器命令的响应能力使其成为一种有价值的探索工具。摄像头、传感器、采集仪器和分析工具是常见的车载系统,可提供有关当地环境的信息。有许多众所周知的例子,如火星探测车;精神、机遇、好奇心和毅力。它们帮助我们了解了火星的地质、大气、水的存在和宜居性。以火星为例,我们只探索了1%,所以肯定仍然需要更多的机器人漫游者探测车。
也许火星车最坚固的部分是它的轮子和轮胎。它们必须能够应对崎岖不平和岩石表面,但又足够轻,不需要花费一大笔钱发射到外星世界。美国国家航空航天局(NASA)最近对一种使用革命性形状记忆合金材料的新轮胎进行了一轮严格的测试,并完成了测试。这种轮胎技术是由格伦研究中心与固特异轮胎和橡胶公司合作开发的。
形状记忆合金(SMA)由于其在变形后能够恢复其原始形状的独特特性而被广泛应用。它们通常由镍和钛等金属的组合制成,这些金属具有超弹性。这种令人着迷的特性使这种材料能够“记住”其原始形状,并已被用于支架、电线和各种航空航天部件等医疗设备。这是NASA第一次探索它们在轮胎中的应用。
将它们用于火星车车轮的想法纯属偶然。美国宇航局格伦研究中心的材料研究工程师桑托·帕杜拉二世博士在离开会议时遇到了美国宇航局机械工程师科林·克里格。克雷格解释了他在格伦模拟月球操作实验室(模拟月球表面)所做的工作,以提高月球车的性能。在参观了这些设施后,帕杜拉注意到火星车的轮胎是钢制的。帕杜拉立刻意识到,钢轮在使用过程中会受到不可逆转的损坏,最终导致它们无法提供牵引力。在讨论这件事时,克雷格解释说,这是他们唯一无法解决的问题。
作为一名材料研究人员,帕杜拉告诉他,他正在研究一种新的合金,这种合金可以解决车轮不可逆变形的问题。SMA轮胎概念就此诞生。这两家公司联合开发了第一种镍钛轮胎,这种轮胎可以变形,但可以恢复原来的形状,经过严格的测试,SMA轮胎成为解决克雷格问题的解决方案。
该团队目前正在寻找其他方法,将SMA用于其他太空探索,如栖息地保护。空间的极端环境和流星体的撞击是经常发生的,使记忆合金成为理想的解决方案。随着机器人探索继续快速发展,人类对太阳系的探索也在向前推进,SMA看起来将成为确保众多太空硬件安全和持续运行的真正游戏规则改变者。
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