NASA輪胎的形狀記憶合金特征

當火星上崎嶇的地形給好奇號火星車的輪胎造成不便時，美國宇航局的科學家們感到擔憂。但是鎳鈦形狀記憶合金是牢不可破的空間漫游的關鍵，因此美國宇航局將其應用于太空級輪胎，并在此過程中成功地重新發(fā)明了車輪。

NASA在1960年代開始生產(chǎn)適合太空旅行的輪胎，因為地球上使用的傳統(tǒng)充氣輪胎不適用于軌道。在隨后的幾十年中，設計上的突破導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隨著時間而變形，并且由于不可預見的崎嶇地形，為火星好奇號流動站開發(fā)的輪也顯示出明顯的磨損跡象。因此，美國宇航局格倫研究中心繼續(xù)努力研究防滲輪胎的設計，以用于未來的太空旅行。

月球漫游車上使用的金屬彈簧輪仍然具有許多有利的性能。Vivake Asnani與固特異（Goodyear）合作進行了進一步的工程工作，很快就形成了無氣的“彈簧輪胎” ，該彈簧輪胎由彈簧鋼絲制成，盤繞并編織成可延展的網(wǎng)狀形式，以促進地形的一致性。該輪胎確實適合在柔軟的沙子和巖石上行駛，但是測試發(fā)現(xiàn)，變形問題與數(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，并應用了全新的材料技術，以減輕重量，消除變形并提高在沙質環(huán)境中的耐用性和牽引力。工程師Colin Creager和材料科學家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特的特征–即使對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地形，然后恢復其原始形狀。這樣的壓力僅導致鍵的拉伸和隨后的縮短。此外，由于沒有空氣就不會刺破，所以這些新輪胎幾乎完全堅不可摧。

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