未來輕便宇航服宛若第二層皮膚
相比傳統宇航服,這種新型宇航服更加輕便、更加靈活。
未來的宇航員們大概是這樣出艙的:穿上一件有彈性且內襯極少的輕薄「外套」,再將「外套」與航天器電源連接,「外套」上的線圈便自動加壓、收緊,讓服裝呈流線型貼身,最後宇航員打開艙門,飄入浩瀚的太空之中。宇航員們或許真的能在不久的將來,能穿著這種科幻小說里才有的宇航服遨遊太空了,因為宛若第二層皮膚的貼身宇航服,即將在麻省理工學院(MIT)誕生。
據物理學家組織網近日報道,該校航空航天工程學教授達瓦·紐曼和她的同事們發明了一種能夠散發熱量並自主收縮加壓的線圈。研究團隊將這種線圈編入了宇航服,在通電使線圈加熱到特定溫度時,線圈便會拉動宇航服收緊。該線圈產生的壓力甚至足以代替目前的加壓氣密宇航服,保證宇航員在真空環境中的正常活動。這種宇航服同時使用了被動彈性材料和活性材料,具有良好的靈活性,使宇航員們輕裝上陣成為了可能。
該線圈由紐曼實驗室的博士後布拉德利·霍爾舒設計,紐曼與研究生愛德華·奧布羅普塔共同合作,研究細節刊登在《IEEE/ASME機械電子學彙刊》上。
為了找到真正適合在太空使用的材料,霍爾舒對14種記憶材料進行了實驗,最終確定了鎳鈦記憶合金。霍爾舒使用MIT另一團隊研製的蠕蟲機器人,將細直的鎳鈦纖維編織成了十分輕便的小直徑線圈,經特殊「訓練」後,加溫即可提供強大的壓力,效果十分理想。
霍爾舒將鎳鈦纖維纏繞進極緊的直徑毫米級的線圈中,並加熱到450℃,使其「記憶」住這一原始形狀。在室溫狀況下,線圈可以像曲別針一樣被任意拉伸和彎曲;當溫度達到特定值時,纖維便可回復到盤繞的原始形狀。線圈與固定在宇航服袖口的細線連接,當線圈通電時,線圈便會升溫(溫度範圍在60℃至160℃之間),開始收縮並拉動細線,使袖口收緊。宇航服上各處安裝這種自鎖搭扣後,只要連接電源,各處的搭扣便會使宇航服緊密貼合宇航員的身體。
為了讓宇航服維持貼身壓力,霍爾舒計劃把線圈成組植入服裝的核心部位,根據需要將線圈通過不同線程輻射至各處,給宇航服各處增減壓力,或者在不同部位設置線圈組,根據需要對特定部位進行壓力的增減。
研究人員表示,在未來,這項技術不光可以應用於航天領域,或許還能在運動與軍事領域大展身手。「戰場上,這項技術可以應用於止血帶,用來迅速止血。在服裝上配合感測器使用,甚至能在不經意間幫人自動止血。還可在諸多領域幫助人們提高自己的身體性能,具有廣闊的前景。」
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