科學也可以如此靠近

NASA研發了一種火星車記憶輪胎,即堅固耐用,又能根據地貌變形


2018年3月14日05時 今日科學 玩物主義
玩物主義

「好奇號」火星探測器(Curiosity,又稱「好奇號火星車」)是 NASA 的第四個火星探測器,也是第一輛採用核動力驅動的火星車,其使命是探尋火星上的生命元素。從 2012 年開始服役,到現在已經運行了 5 年時間。它一路披荊斬棘,雖故障不斷但都頑強挺過來了,為地球傳回了大量火星的珍貴資料。

但是火星上的地表環境要比地球上惡劣的多,長期在岩石地面上行走使得「好奇號」火星車的輪胎已經嚴重損壞。「好奇號」火星車的輪胎採用的是固體鋁材料,即便這種材料很堅硬,但因長期受到岩石磨損,表面也已經出現了裂縫。為了延長下一個火星探測器的壽命,科學家們正在攻克這個難題。

其實在二十世紀中期,NASA 的工程師 Vivake Asnani

就曾與行業合作夥伴合作開發了一種無需充氣的輪胎—「spring」,它是將螺旋鋼線編織成網紋狀,形成空心的輪胎形狀,這種構造讓「spring」能夠承受高載荷也更加貼合地形,後期的實驗中證明它在軟砂和岩石上有非常好的牽引力和耐久性,這一創新獲得了年度頂級發明研發獎。

到現在為止,可以說「spring」的性能已經相當不錯了。但有時這種輪胎在接觸到類似火星表面的地形時仍會發生變形。受到材料科學家 Santo Padula 的啟發,NASA 的工程師決定繼續改進輪胎材料。

這次使用的是一種鎳基鈦的形狀記憶合金,這種記憶合金在受外力變形後可迅速恢復至原來的形態。它能不斷的產生形變適應不同地形,並且還能記住原來的形狀。

開發能夠在火星環境中執行任務的高性能柔性輪胎有三大好處。首先,它們可以使探測車比目前探索至更大的區域。其次,因為它們更加貼合地形,不會像剛性輪子那樣下沉,所以它們可以在相同的質量和體積下攜帶更重的有效載荷。最後,因為柔性輪胎可以吸收行駛中高速衝擊下的能量,所以能提升探測車的機動性能。

據悉,NASA 計劃在 2020 年發射下一個火星探測器,這個火星探測器將會應用新型輪胎。


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