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NASA探索新型“锁子甲”式镍钛合金轮胎
2017-12-09

[本站2017年12月7日综合报道]火星表面的多岩石地形,严重影响火星巡视探测器轮胎寿命。2013年,“好奇”号火星巡视器的铝合金车轮踏面因弹性不足,仅执行任务一年左右便出现严重的破损。美国国家航空航天局(NASA)因而瞄准未来更大质量巡视器设计需求,探索一种更耐用的新型“锁子甲”式镍钛合金轮胎,有望赋予未来火星巡视器长途跋涉的能力。

这种新型轮胎柔韧性较好、不易破损,能比任何非充气轮胎承担更多的形变,主要原因有以下两点,一是采用锁子甲结构(由连环互锁的金属环状物制成),二是采用镍钛合金材料。

锁子甲式的网眼轮胎技术起步较早。早在上世纪60年代,人类尝试利用钢琴线编制网眼轮胎,这种轮胎虽性能先进,但存在承重能力有限等弊端。2009年,NASA与美国固特异轮胎橡胶公司合作,研发了一种名为“弹簧轮胎”(Spring Tire)的网眼轮胎,由螺旋钢丝编织而成,在岩石和沙地上都有不错的抓地力,且较为耐用,曾获得过被称为美国科技界“奥斯卡”奖的全球百大科技研发奖(R&D 100 Award)。然而,NASA在后续试验中发现,该轮胎在模拟火星地形上运行后产生塑性形变,出现凹损。

镍钛合金材料具有形状记忆能力,具有超强的伸缩性,能记忆原始形状,可在形变10%后恢复形状。NASA用镍钛合金制成的金属丝替代传统的钢丝,制成的网眼轮胎可在形变量约为传统材料30倍时保持弹性形变,意味着轮胎在驶过火星表面尖锐岩石及其他不规则物体后,可恢复原有的形状和性能,为巡视器探测新区域和携带更重载荷提供支撑。

NASA表示,这种新型轮胎尚无特定任务需求,不会立刻用在即将发射的“火星2020”巡视器上,但有望应用于未来“火星采样返回任务”或载人勘探车辆设计中。这种轮胎还可在地球上广泛应用,性能与传统充气轮胎相当甚至更好,且没有刺破风险,提升机动车安全性。

此外,这种镍钛合金材料还可制成其他形状,广泛用于制造卫星防热罩、碎片防护装置等。(中国航天系统科学与工程研究院 田甜 李金钊)


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