将来的航天器有再生功能

发布时间 : 2018-03-29     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  日常生活中,我们害怕受到石子等硬物的砸伤,但是人具有自我愈合的能力,一旦受伤了,伤口能够愈合。此外,壁虎的尾巴更是神奇,断了也能再生。

  航天器在飞行中也怕受到陨石和太空垃圾等的损伤。据《飞天神奇 寻梦太空》一书中记载,2003年2月1日,“哥伦比亚”号航天飞机在完成为期16天的太空研究任务后,在返回大气层时突然发生解体,机上7名宇航员全部遇难。经过调查,确认了事故的原因是在起飞时,一块泡沫从飞机燃料箱上脱落后砸到机翼,造成一个直径约25厘米的洞。

  航天器受伤了,能不能像壁虎断尾一样,可以再生呢?

  针对这个问题,多个航天大国模仿壁虎等生物体的损伤愈合原理,研究一种具有自我诊断与自我修复的新型智能材料。而且这种材料已成为新材料领域的研究重点之一。目前,中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)就正在开展仿生损伤自修复技术的研究。

  据火箭院研发中心许健介绍,该技术包括监测、诊断、修复三个部分,核心是仿生自修复材料。航天器用上这种仿生自修复材料,一旦监测到材料受到外力撞击产生裂纹缺陷时,液体仿生自修复材料流出,与周边的材料发生反应,材料瞬间自动愈合。也就是像壁虎的尾巴一样,断了可以再生。

  

△仿生自修复材料示意图

   

  据介绍,监测、诊断技术是自我修复的基础,因为自我修复之前,飞行器首先要诊断出自己的结构“出问题”了。前不久,研发中心联合航天材料及工艺研究所等单位在结构监控技术上取得突破,并将于近期开展技术试验验证。

  许健介绍,监测和诊断需要在飞行器关键部位布置若干传感器,飞行器飞行过程中,传感器不断地将信号传输到地面。这样地面人员就可以实时掌握飞行器主要结构件的承力情况,一旦飞行发生意外,就能第一时间获知飞行器损伤的部位及受损程度。

  攻克了飞行器结构健康监测和诊断技术后,许健说,研发中心也正在院内外调研从事智能自修复材料研究的相关单位,希望联手在此项目上实现突破。

  许健说:“目前该技术还只能修复1至2厘米左右的损伤,随着仿生损伤自修复技术的深入研究,未来可修复的损伤面积更大,而且可将这项技术应用到载人航天器等的研制上,随时监控航天器的‘健康’,对进一步提升航天器安全性、可靠性具有重大的推进作用。此外,一旦智能修复材料研制成功,有望向航空等多领域推广,它的应用空间将更广泛。”

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