

Sierra Space 继续对其大型集成柔性环境(LIFE)栖息地设计进行严苛测试。在多次压力测试中,将充气空间站模块注满水直到它们像气球一样爆裂之后,这家私人初创公司已转向用超高速轻气枪射击其最新的原型。与之前的试验一样,这些高强度测试具有重要意义——在这种情况下,是为了确保 LIFE 栖息地模块的防护罩能够承受任何危险的微陨石和轨道碎片(MMOD)的撞击。
发生大型陨石撞击的可能性是一个可怕的场景,会造成毁灭性和致命的后果,但空间站更可能遇到的是小得多的太空岩石碎片。因此,任何现在和未来的轨道结构都必须设计成能够承受来自以极高速度运行的微小陨石和太空垃圾的偶尔撞击。

Sierra Space 的 LIFE 栖息地模块由一种名为 Vectran 的独特软质材料制成,该材料由化学编织的合成液晶聚合物制成。虽然在使用时轻便灵活,但 Vectran 模块可以充气形成比传统钢材更坚固的刚性结构。但这些结构也必须能抵抗 MMOD 的撞击,这就需要设计额外的复合防护层。
对于 NASA 和像 Sierra Space 这样的潜在承包商来说,这意味着需要前往位于新墨西哥州拉斯克鲁塞斯白沙试验设施内的遥测超高速试验实验室(RHTL)。自 1993 年实验室成立以来,RHTL 的操作员每年都要监督大约 600 次试验射击,目前依靠放置在真空密封室中的四门双级轻气枪来模拟太空中的 MMOD 条件。为了达到如此宇宙般的速度,NASA 的枪结合了最初依靠火药的第一级,随后由高度压缩的氢气的第二级进行增压。

Sierra Space 最近的测试涉及一对 .50 口径枪,这些枪的设计是为了通过以近 23,000 英尺/秒(fps)的速度发射弹丸来模拟轨道碎片撞击。作为参考,地球上最快的子弹——.222 雷明顿弹——的速度为 3,167 fps。
“历史上,我们一直使用惠普尔防护罩或填充式惠普尔防护罩,”Sierra Space 机械工程师 Zack Masciopinto 说道,他指的是国际空间站上使用的金属结构。
Masciopinto 和他的同事们则在探索柔性多冲击防护罩。这些防护罩使用多层防弹织物作为“牺牲层”,吸收弹丸的冲击力,同时将其分解成碎片。
“到它到达我们的后壁时,就不会造成任何损坏,”他解释道。

Sierra Space 的实验分为两个阶段,以确定最佳的防弹织物选项。在第一阶段,操作员以固定的参数使用 .50 口径枪射击各种软质材料,以模拟 MMOD 事件。在确定最有希望的选项后,研究人员调整了枪械,计算了一个专注于防护罩堆栈功效和性能的方程。总共向材料发射了 40 发子弹,以确认最佳配置。最后,团队对最终选定的材料进行了另外 19 发射击,以便收集尽可能多的数据用于未来的改进。
“经过大量的测试……我们最终得到了一些性能非常出色且效率极高的东西,”Masciopinto 说。
接下来,Sierra Space 将花费未来一年半的时间来完善其整个软质模块系统,并提交给 NASA 进行认证。如果一切按计划进行,未来的近地轨道空间站将配备其充气式 LIFE 栖息地,并能免受讨厌的宇宙碎片的侵害。