記憶合金、極端電子設備……NASA五大創新有望改變太空探索方式

科技日報記者 劉霞

美國國家航空航天局（NASA）格倫研究中心一直致力於推進有可能改變人類太空探索方式、改善人類生活的技術。這裡的科學家與工業界通力合作，推出了多項技術創新。最近，NASA官網介紹了該中心最新的5項創新成果，包括記憶合金、極端電子設備、夾層太陽能電池等。

探測煙與火

當探測到空氣中的危險時，快速而明智的反應可挽救生命。格倫研究中心的科學家在開發用於確定國際空間站空氣質量的儀器MPASS（多參數氣溶膠散射感測器）時，對這一點也銘記於心。最近，他們為這種尖端光學感測器找到了其他用武之地：識別懸浮在空氣中的顆粒及其性質。

由於MPASS感測器重量輕，結構緊湊，研究人員正在考慮將其用於急救員、礦工、救災服務和其他環境工作人員的呼吸健康監測。

預測飛機結冰風險

當飛機翱翔於藍天時，若遇到結冰條件，情況會變得很危險。有鑒於此，格倫研究中心開發了一種幫助人們理解結冰風險的新工具。

LEWICE3D是一款軟體程序，通過「計算流體設計軟體」集成了最先進的流體流量解決方案，可以計算出與結冰風險相關的參數。

LEWICE3D的三維建模能力和經過廣泛結冰資料庫驗證的有效性，使其成為目前最精確的技術，可用於分析航空器結冰敏感性，設計防冰系統，進行飛機、旋翼機、無人機、噴氣發動機、探頭和探測器設計以及飛機認證。

用戶可以從2017/2018 NASA軟體目錄免費下載LEWICE3D軟體使用協議。

擁有記憶的金屬

形狀記憶合金（SMA）是擁有記憶的金屬合金，這一開創性材料可在低溫或受力下拉伸和變形，並在加熱或施載入荷時恢復到最初形狀。

SMA可在多個應用領域大顯身手。格倫研究中心的科學家已經開發出一種突破性方法，利用SMA將岩層分割開來，而無需使用爆炸物、液壓系統或任何會對周圍環境會產生破壞的東西。

此外，他們還開發了SMA輪胎，這種更輕、更耐用的輪胎可用於探索其他行星的漫遊車上。此外，他們還在測試SMA組件，這一組件可用于飛機的機翼上，在飛行中摺疊起來。

研究人員指出，新一代SMA技術可以徹底改變石油鑽井、水力壓裂、採礦、土木工程、汽車、航空航天、醫療設備、促動器以及搜救等多個行業。

夾層太陽能電池

隨著太陽能逐漸飛入尋常百姓家，格倫研究中心的科學家正在努力提高太陽能產品的效率。工程師傑弗里·蘭迪斯設計了一種高效多結太陽能電池，這種電池使用硒薄層作為晶圓之間的結合材料。

硒的透明度使光線能穿透電池頂部，到達底部的硅基電池基板。由於硒也是一種半導體，電池的效率得到顯著提高。

將硒夾在中間的這種電池，為太空探索和商業應用提供了更高效的太陽能電池。商業應用領域包括太陽能飛機、無人機、電動汽車充電站、輔助電源設備、發電廠以及太陽能屋頂瓦片等。

此外，這種太陽能電池的其他優點還包括製造方便、成本低廉等。

極限電子設備

當金星著陸器到達該行星表面時，它們堅持不了多長時間——在接近460℃的高溫下，電子設備可能只能工作幾個小時。

但格倫研究中心的科學家最近完成了一項技術演示，可以讓新的金星探測科學任務持續更長時間。該團隊開發出一種非常耐用的碳化硅半導體集成電路，並在地球上的極限環境裝置中對其進行了測試。

該電路在模擬金星表面溫度和大氣的環境下堅持了超過1400個小時，比以前演示的金星探測任務電子設備的運行時間延長了700多倍。

工程師菲爾·紐德克說：「我們將兩個集成電路長時間暴露於模擬金星表面大氣的物理和化學環境下，其晶元沒有冷卻也沒有保護晶元封裝，這兩個集成電路在測試結束後仍然有效。」

這些能經受極端環境考驗的電子設備可能會對一系列地球應用產生重大影響，包括在節能航空發動機的熱區域內使用。

研究人員指出，上述創新型技術只是他們在重塑明天的世界、革新未來的宇宙探索和太空旅遊的進程中，所推動的創新型技術中的一小部分。

來源：科技日報

編輯：岳靚

審核：王小龍

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