NASA的革命性形状记忆合金轮胎可以征服火星地形

随着美国国家航空航天局（NASA）测试革命性的形状记忆合金（SMA）弹簧轮胎，以应对火星的恶劣地形，太空探索正在取得令人振奋的进展。这些创新轮胎是美国宇航局格伦分局与固特异公司合作开发的，与传统金属不同，它们可以承受极端变形并恢复原状。

装有形状记忆合金弹簧轮胎的试验漫游车在模拟火星的岩石地形上行驶。 资料来源：美国国家航空航天局

几个世纪以来，火星一直吸引着科学家和探险家的目光。 作为距离太阳的第四颗行星，火星就像一片广袤的红色沙漠，地形崎岖不平，充满挑战。 尽管有多个机器人任务前往火星，但美国国家航空航天局（NASA）只探索了火星表面约 1%的区域。 为了给未来的人类和机器人任务做准备，NASA 最近在模拟火星地形上进行了广泛的漫游车测试。 这项测试采用了美国国家航空航天局克利夫兰格伦研究中心与固特异轮胎橡胶公司合作开发的突破性形状记忆合金（SMA）弹簧轮胎技术。

漫游车--用于探索行星和月球表面的移动机器人--需要高度耐用的轮胎才能有效地在环境中航行。 火星的岩石和凹凸不平的地貌给移动性带来了巨大挑战，因此坚固灵活的轮胎对成功探索火星至关重要。 形状记忆合金（SMA）弹簧轮胎为应对这些挑战提供了一种前景广阔的解决方案。

美国国家航空航天局格伦研究中心和空中客车防务与航天公司的研究人员在火星模拟地形上与测试漫游车合影。 资料来源：美国国家航空航天局

形状记忆合金是一种特殊的金属，在弯曲、拉伸、加热或冷却后可以恢复到原来的形状。 几十年来，美国国家航空航天局（NASA）已在各种应用中使用了这种技术，而将其应用到漫游车轮胎中则是一项相对较新且令人兴奋的发展。

美国宇航局格伦分局的材料研究工程师桑托-帕杜拉博士（Santo Padula II）说："我们格伦分局是世界领先的科学研究机构之一，我们研究如何改变合金成分，如何改变材料加工工艺，以及如何对这些系统进行建模，从而控制和稳定其行为，使其能够在实际应用中发挥作用。"

Padula 和他的团队已经对 SMA 的几种应用进行了测试，但一次偶然的机会让他顿悟到了轮胎的可能性。

在一次会议结束后，帕杜拉遇到了多年未见的美国国家航空航天局格伦分局机械工程师科林-克雷格（Colin Creager）。克雷格借此机会向他介绍了自己在美国宇航局格伦模拟月球运行（SLOPE）实验室所做的工作，该实验室可以模拟月球和火星表面，帮助科学家测试漫游车的性能。他把帕杜拉带到实验室，帕杜拉立刻注意到了弹簧轮胎。当时，它们是由钢制成的。

从那时起，帕杜拉、克雷格和他们的团队联手使用一种改变游戏规则的材料：镍钛 SMA，来改进 NASA 现有的弹簧轮胎。 这种金属在承受极大应力的情况下仍能保持变形，即使受到剧烈冲击，轮胎也能恢复到原来的形状，而使用传统金属制造的弹簧轮胎则无法做到这一点。

从那时起，研究就一直在进行，2024 年秋天，来自 NASA 格伦的团队前往位于英国斯蒂文尼奇的空中客车防务与航天公司，测试 NASA 的创新型 SMA 弹簧轮胎。 测试在空客火星场进行，这是一个封闭的设施，旨在模拟火星地形的恶劣条件。

克雷格说："我们和团队一起去了那里，带上我们的运动跟踪系统，在上坡和下坡时进行了不同的测试。我们还在岩石和沙地上进行了大量的跨坡测试，重点是了解稳定性，因为这是我们以前从未测试过的。"

在测试过程中，研究人员在车轮碾过岩石时对漫游车进行监测，密切关注轮胎胎冠的移动程度、出现的任何损坏以及下坡滑动。 研究小组预计会出现滑动和移位，但这种情况非常少，测试结果符合所有预期。 研究人员还对轮胎的稳定性、机动性和岩石穿越能力进行了深入研究。

随着美国国家航空航天局（NASA）不断推进深空探测系统的发展，该局的舱外活动和人类表面机动性计划邀请帕杜拉研究更多的方法来改善SMA的性能，以用于未来的漫游车轮胎和其他潜在用途，包括月球环境。

帕杜拉说："我的目标是提高SMA在轮胎等应用中的工作温度能力，并研究如何将这些材料用于保护栖息地。我们需要适用于极端环境的新材料，能够为发生在月球上的微陨石撞击提供能量吸收，以便为大量宇航员和科学家在月球和火星上开展工作提供栖息地结构等。"

研究人员说，形状记忆合金弹簧轮胎只是一个开始。

编译自/ScitechDaily