NASA輪胎的形狀記憶合金特征

當(dāng)火星上崎嶇的地形給好奇號(hào)火星車的輪胎造成不便時(shí)，美國(guó)宇航局的科學(xué)家們感到擔(dān)憂。但是鎳鈦形狀記憶合金是牢不可破的空間漫游的關(guān)鍵，因此美國(guó)宇航局將其應(yīng)用于太空級(jí)輪胎，并在此過(guò)程中成功地重新發(fā)明了車輪。

NASA在1960年代開(kāi)始生產(chǎn)適合太空旅行的輪胎，因?yàn)榈厍蛏鲜褂玫膫鹘y(tǒng)充氣輪胎不適用于軌道。在隨后的幾十年中，設(shè)計(jì)上的突破導(dǎo)致成功的月球粗紗和網(wǎng)狀輪以及火星粗紗與非行星輪。但是，用于月球粗紗的原始鋼制彈簧輪會(huì)隨著時(shí)間而變形，并且由于不可預(yù)見(jiàn)的崎嶇地形，為火星好奇號(hào)流動(dòng)站開(kāi)發(fā)的輪也顯示出明顯的磨損跡象。因此，美國(guó)宇航局格倫研究中心繼續(xù)努力研究防滲輪胎的設(shè)計(jì)，以用于未來(lái)的太空旅行。

月球漫游車上使用的金屬?gòu)椈奢喨匀痪哂性S多有利的性能。Vivake Asnani與固特異（Goodyear）合作進(jìn)行了進(jìn)一步的工程工作，很快就形成了無(wú)氣的“彈簧輪胎” ，該彈簧輪胎由彈簧鋼絲制成，盤(pán)繞并編織成可延展的網(wǎng)狀形式，以促進(jìn)地形的一致性。該輪胎確實(shí)適合在柔軟的沙子和巖石上行駛，但是測(cè)試發(fā)現(xiàn)，變形問(wèn)題與數(shù)年前的“月球漫游車”類似。

現(xiàn)在，NASA采取了“春季輪胎”的概念，并應(yīng)用了全新的材料技術(shù)，以減輕重量，消除變形并提高在沙質(zhì)環(huán)境中的耐用性和牽引力。工程師Colin Creager和材料科學(xué)家Santo Padula合作尋找解決方案。Padula建議使用形狀記憶合金（SMA）。這種稀有的鎳鈦合金具有獨(dú)特的特征–即使對(duì)軸施加了很大的反作用力，它也可以原子地重新排列以適應(yīng)地形，然后恢復(fù)其原始形狀。這樣的壓力僅導(dǎo)致鍵的拉伸和隨后的縮短。此外，由于沒(méi)有空氣就不會(huì)刺破，所以這些新輪胎幾乎完全堅(jiān)不可摧。

到目前為止，在形狀記憶合金輪胎上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試已取得了令人印象深刻的結(jié)果，包括數(shù)千米的實(shí)驗(yàn)室粗紗，沒(méi)有任何磨損跡象。測(cè)試過(guò)程的下一步將涉及重建火星極端溫度的低溫室。NASA的無(wú)氣鎳鈦SMA輪胎的前途一片光明–除了在太空中的應(yīng)用外，我們還希望將來(lái)將其安裝在軍用或客運(yùn)業(yè)的地上車輛上。