改变太空探索,也改善人类生活

2018-07-02 09:24:57 来源: 科技日报 作者: 刘霞

改变太空探索,也改善人类生活
——NASA推出多项技术创新
本报记者 刘霞
形状记忆合金可用于飞机的折叠机翼,以更好地利用空气动力学。图为在实验室测试的F18机翼。图片来源:NASA官网

美国国家航空航天局(NASA)格伦研究中心一直致力于推进有可能改变人类太空探索方式、改善人类生活的技术。这里的科学家与工业界通力合作,推出了多项技术创新。最近,NASA官网介绍了该中心最新的5项创新成果,包括记忆合金、极端电子设备、夹层太阳能电池等。

探测烟与火

当探测到空气中的危险时,快速而明智的反应可挽救生命。格伦研究中心的科学家在开发用于确定国际空间站空气质量的仪器MPASS(多参数气溶胶散射传感器)时,对这一点也铭记于心。最近,他们为这种尖端光学传感器找到了其他用武之地:识别悬浮在空气中的颗粒及其性质。

由于MPASS传感器重量轻,结构紧凑,研究人员正在考虑将其用于急救员、矿工、救灾服务和其他环境中工作人员的呼吸健康监测。

预测飞机结冰风险

飞机翱翔于蓝天时,若遇到结冰条件,情况会变得很危险。有鉴于此,格伦研究中心开发了一种帮助人们理解结冰风险的新工具。

LEWICE3D是一款软件程序,通过“计算流体设计软件”集成了最先进的流体流量解决方案,可以计算出与结冰风险相关的参数。

LEWICE3D的三维建模能力和经过广泛结冰数据库验证的有效性,使其成为目前最精确的技术,可用于分析航空器结冰敏感性,设计防冰系统,进行飞机、旋翼机、无人机、喷气发动机、探头和探测器设计以及飞机认证。

用户可以从2017/2018 NASA软件目录免费下载LEWICE3D软件使用协议。

拥有记忆的金属

形状记忆合金(SMA)是拥有记忆的金属合金,这一开创性材料可在低温或受力下拉伸和变形,并在加热或施加载荷时恢复到最初形状。

SMA可在多个应用领域大显身手。格伦研究中心的科学家已经开发出一种突破性方法,利用SMA将岩层分割开来,而无需使用爆炸物、液压系统或任何会对周围环境产生破坏的东西。

此外,他们还开发了SMA轮胎,这种更轻、更耐用的轮胎可用于探索其他行星的漫游车上。此外,他们还在测试SMA组件,这一组件可用于飞机的机翼上,在飞行中折叠起来。

研究人员指出,新一代SMA技术可以彻底改变石油钻井、水力压裂、采矿、土木工程、汽车、航空航天、医疗设备、促动器以及搜救等多个行业。

夹层太阳能电池

随着太阳能逐渐飞入寻常百姓家,格伦研究中心的科学家正在努力提高太阳能产品的效率。工程师杰弗里·兰迪斯设计了一种高效多结太阳能电池,这种电池使用硒薄层作为晶圆之间的结合材料。

硒的透明度使光线能穿透电池顶部,到达底部的硅基电池基板。由于硒也是一种半导体,电池的效率得到显著提高。

将硒夹在中间的这种电池,为太空探索和商业应用提供了更高效的太阳能电池。商业应用领域包括太阳能飞机、无人机、电动汽车充电站、辅助电源设备、发电厂以及太阳能屋顶瓦片等。

此外,这种太阳能电池的其他优点还包括制造方便、成本低廉等。

极限电子设备

当金星着陆器到达该行星表面时,它们坚持不了多长时间——在接近460℃的高温下,电子设备可能只能工作几个小时。

但格伦研究中心的科学家最近完成了一项技术演示,可以让新的金星探测科学任务持续更长时间。该团队开发出一种非常耐用的碳化硅半导体集成电路,并在地球上的极限环境装置中对其进行了测试。

该电路在模拟金星表面温度和大气的环境下坚持了超过1400个小时,比以前演示的金星探测任务电子设备的运行时间延长了700多倍。

工程师菲尔·纽德克说:“我们将两个集成电路长时间暴露于模拟金星表面大气的物理和化学环境下,其芯片没有冷却也没有保护芯片封装,这两个集成电路在测试结束后仍然有效。”

这些能经受极端环境考验的电子设备可能会对一系列地球应用产生重大影响,包括在节能航空发动机的热区域内使用。

研究人员指出,上述创新型技术只是他们在重塑明天的世界、革新未来的宇宙探索和太空旅游的进程中,所推动的创新型技术中的一小部分。

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责任编辑: 夏青
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