NASA 预告未来火星探测器的可弯曲钛合金轮

新型合金将是对现有铝制轮胎的升级。
Mars rover prototype in simulated Martian environment with alloy wheels
一辆配备形状记忆合金弹簧轮胎的测试漫游车正在穿越模拟火星的岩石地形。图片来源:NASA

任何穿越火星岩石地形的车辆都需要一套坚固的车轮。例如,NASA 的毅力号漫游车就配备了厚实的铝制车轮,上面覆盖着凸起以增强其牵引力和机动性。但总有改进的空间,据报道,NASA 的研究人员正忙于为未来火星探测任务设计下一代轮胎——与毅力号不同的是,一种新设计将重点放在灵活性而非刚性上。

据 NASA 周二报道,位于俄亥俄州辛辛那提市的格伦研究中心的工程师们最近完成了对一款采用最新“形状记忆合金”(SMA)弹簧轮胎技术的原型漫游车的测试。这种新型合金采用特制的镍钛混合物,能够在弯曲、拉伸或经历极端温度变化后恢复到其原始形状。而标准轮胎通常是完全实心的,这些 SMA 替代品更像是轮状的、紧密互锁的网状框架。

Researchers from NASA’s Glenn Research Center and Airbus Defence & Space pose with a test rover on Martian-simulated terrain.
NASA 格伦研究中心和空中客车防务与航天公司的研究人员与一辆在模拟火星地形上的测试漫游车合影。图片来源:NASA

NASA 格伦研究中心的材料工程师 Santo Padula 多年来一直在微调 SMA 技术,但直到最近才意识到其在火星漫游车项目中的潜力。这个想法的产生是源于他参观了 NASA 的模拟月球操作(SLOPE)实验室,并在那里意外遇到了老同事 Colin Creager,后者向他展示了他们最新的漫游车测试。然而,Padula 几乎立即注意到原型钢制车轮的一个潜在缺陷。

Padula 在提及钢材可能发生不可逆变形时问道:“我一看轮胎,就问,你们有没有遇到塑性变形的问题?”

Padula 回忆道:“Colin 告诉我,‘这是我们唯一无法解决的问题。’我说,我有一个解决方案。我正在开发一种能解决这个问题的新合金。SMA 轮胎就是这样开始的。”

Padula 和 Creager 的团队合作了数月,将 SMA 应用于漫游车车轮,最终开发出了一个可进行应力测试的版本。去年秋天,研究人员前往英国斯蒂文尼奇的空中客车防务与航天公司工厂,在封闭的火星地形模拟环境中试用 SMA。

Creager 说:“我们和团队一起去了那里,带上了我们的运动追踪系统,进行了上坡和下坡的不同测试。我们进行了大量的横坡测试,越过岩石和沙地,重点是了解稳定性,因为这是我们以前从未测试过的。”

根据 NASA 的说法,尽管 SMA 轮胎的形状因岩石地面而发生变化,但其变形幅度很小,并且仍然“符合所有预期”。

Padula 在 NASA 的报告中说:“我的目标是延长 SMA 在轮胎等应用中的工作温度能力,并考虑将这些材料应用于栖息地防护。”

他与 Creager 认为,配备 SMA 车轮的未来漫游车不仅可能造福火星任务,也可能造福月球任务。这些合金甚至有可能应用于其他项目,例如宇航员栖息地和其他月球基地结构。特别是,SMA 外壳在承受和吸收月球上常见的微陨石撞击方面显示出潜力。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .