美研制可收缩航天服:宇航员不再套在气球里
麻省理工学院的科学家设计的第二种皮肤型太空服使用智能材料自动收缩和包裹皮肤,形成一个安全的加压环境。这种耐压的宇航服不仅能支撑宇航员的身体,还能在探索行星的过程中给他们更多的*。
主动止血带设计将形状记忆合金激活器与3D打印结构(乳白色塑料)和被动织物(白色条纹)相结合
两个形状记忆合金线圈,一个处于膨胀状态,另一个处于收缩状态
目前的宇航服很重,限制了宇航员的活动能力。
传统的加压太空服相当重,需要宇航员“爬”进去。未来的宇航服将使用内衬有微小肌肉线圈的轻质弹性织物。新的宇航服可以连接到飞船的电子设备上,使线圈收缩,像收缩薄膜一样包裹住宇航员的身体。与传统宇航服相比,这种紧身加压宇航服不仅能支撑宇航员的身体,还能在探索行星的过程中给他们更多的*。
为了脱下宇航服,宇航员只需要施加很小的力就能使宇航服回到更蓬松的状态。麻省理工学院的科学家们在开发这种“第二层皮肤”宇航服方面取得了持续的进展,并且越来越接近实现他们的目标。麻省理工学院航空航天和工程系统教授达瓦·纽曼指出,她的同事已经开发出主动收缩套装,这种套装利用弹簧等小线圈在受热时收缩。线圈由形状记忆合金制成。形状记忆合金能够“记忆”自己的形状,并且在加热时弯曲或变形后能够恢复形状。研究小组将线圈和像止血带一样的袖套结合起来,利用电流产生热量。在特定的温度条件下,线圈会收缩成记忆的形状,如螺旋弹簧,并在变形过程中收缩袖带。
在测试过程中,研究小组发现线圈产生的压力与在太空中完全支持宇航员所需的压力相同。纽曼说:“传统宇航服基本上是一个气球,提供三分之一的大气压力,让它们能够在真空环境中生存。我们想要提供相同的压力,但是我们使用机械背压直接对皮肤施加压力,所以不需要产生气压。我们将被动弹性和主动材料结合起来。这种设计有很大的优点,即更易操作,重量更轻,便于宇航员探索行星。”在过去的10年里,纽曼一直在努力设计适合未来的柔软太空服。
线圈设计是由纽曼实验室的博士后研究员布拉德利·哈尔·胡赫提出的。研究人员在弹性袖套上增加了一个线圈阵列,每个线圈连接到一根与袖套相连的导线上。之后,他们在线圈的另一端添加电线,并施加电压以产生热量。当温度在60摄氏度到160摄氏度之间时,线圈收缩,拉动连接的电线,从而收紧袖口。霍尔·胡赫说:“它们基本上是自动闭合的皮带扣。一旦你穿上宇航服,电流就会流过所有这些小部分,并被线圈的收缩紧紧地包裹起来。”
麻省理工学院的设计和活性材料可以用于其他目的,如运动服或军装。霍尔·胡赫说:“你可以用它作为止血带来治疗战场上受伤和流血的人。如果安装了传感器,止血带将在检测到损伤后立即启动,即使用户没有思考。”纽曼指出:“设计一件能够提高人体能力的综合性服装是令人兴奋的。我们的设计可以确保宇航员在太空中的生存、安全和机动性,但这种设计的应用并不局限于太空。"