不起眼的鸡蛋如何助力未来航天器的防护
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蛋形水填充阵列在减弱弹丸冲击方面效果显著。
鸡蛋虽常被视为脆弱,但数量汇聚亦能展现力量。据称,基于鸡蛋的几何结构或许足够坚固,可为未来宇航员抵御日益增长的空间碎片威胁。
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目前,地球轨道上存在约一百万件尺寸超过一厘米的太空碎片,这些碎片源于长期的航天活动、火箭发射及卫星部署。每一块微小碎片均以约每小时一万七千四百英里的速度运行,对持续开展的航天任务与探索活动构成严重威胁。国际机构正持续监测现有太空碎片,同时研究人员也在试验各类清理技术。然而,保护近地空间中的人类活动与设施安全,仍是一项迫切需求。而在此背景下,鸡蛋被引入相关研究之中。
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单个蛋壳在局部受力下很容易破裂,但蛋壳阵列的防护机制则完全不同,大连理工大学工程师王宇欣解释道。
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王和他的同事在今天发表于《应用物理杂志》的一项研究中展示,铝制蛋形结构排列在一起时会协同变形,以一种方式将能量分散到更大的结构中,使整个表面成为增强防护屏蔽的有前途的材料。当王的原型中的每个蛋都装满水时,效果更明显。普通的H2O通过这些蛋减弱了冲击波。
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一张充满水的铝制蛋壳阵列超结构的三维图像展示了铝板上的蛋壳图案。为了便于观察几何结构,上方覆盖在蛋壳上的第二块铝板未包含在图像中。CreditWangetal.
工程师对3D打印结构和标准铝板、置于两块平板之间的注水铝制球体,以及新型蛋壳阵列结构分别开展了试验测试与计算机仿真分析。夹层