弹道气枪和模拟月球岩石帮助寻找耐用的太空织物

工程师们用玄武岩制成的模拟月球岩石撞击潜在的宇航服材料,以观察这种材料在月球表面的耐受力。

月球表面环境恶劣,没有空气、低重力、尘埃和微陨石(微小的岩石或金属颗粒),飞行速度超过每小时22000英里。

这些条件可能对宇航员、他们的住所和航天器构成危险。

美国宇航局格伦研究中心弹道冲击实验室的工程师们正在努力帮助该机构为未来的阿耳特弥斯任务选择材料,并预测它们在月球表面的表现。

这个创新的实验室配备了一个40英尺长的气枪,能够以每秒3000英尺的速度发射,它已经成为美国宇航局的首选目的地,因为它可以检查各种情况,从鸟类与飞机碰撞的影响,到航天器上的弹道影响。

现在,该团队被要求测试几种不同的纺织品,这些纺织品将在阿耳特弥斯登月任务期间保护人类。

“如果物体被加压,泄漏可能是灾难性的,这取决于泄漏的大小和速度,”弹道冲击实验室的技术主管迈克·佩雷拉(Mike Pereira)说。“运行这种类型的弹道冲击测试对美国宇航局的各种航空和太空探索任务至关重要,以确保设备和材料的可靠性。”

在第一系列测试中,该团队评估了NASA正在考虑的用于栖息地的材料,这些材料的设计相对柔软和灵活,但在受到撞击时非常坚硬。

为了评估潜在的织物,并估计需要多少层才能阻止微陨石穿透,工程师们使用该设施的气枪在各种织物上发射钢球轴承。该团队将气枪连接到一个真空室,以消除空气阻力,使其射击速度更快,同时一套传感器和高速摄像机测量每种材料吸收或偏转能量的情况。

由此产生的影响将每一种织物带到了失败的边缘,以更好地理解耐久性的上限,并确保每一种织物都能应对严酷的、惩罚性的太空探索环境。

测试的其他材料包括可用于在月球表面和轨道上进行舱外活动的宇航服。Pereira说,了解材料对撞击的反应对宇航员的安全很重要。

复合材料是多种物质的组合,包括具有强度的纤维和能传递应力和能量的粘接树脂。为了评估这些潜在的材料,工程师们使用实验室的垂直冲击下降测试仪,将模拟玄武岩的月球岩石投掷到潜在的宇航服材料上。

美国宇航局约翰逊航天中心的工程师们正在分析弹道测试数据,以确定哪种材料最适合各种月球探测项目。

格伦团队的下一个挑战是测试能够捕获太空碎片的材料。更轻更强的新型气凝胶可能是开发和部署太空设备的关键,因为使用起来更方便,发射时的质量也更小。

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