曼彻斯特大学的博士生研发出了未来航天器使用的旋转式热屏蔽器。这种灵活的热屏蔽器可以降低太空旅行的成本,并有助于未来登陆火星的空间任务。热屏蔽器在太空船进入和重返行星大气层时起到刹车的作用,防止太空船燃烧并坠毁。这一设计是全球首次利用离心力让轻质材料变得坚硬,以防止燃烧。目前太空船热屏蔽器的方法包括巨型充气物和机械部署结构,通常重而复杂。研发者吴瑞表示,这个设计不仅重量轻,而且是“自动调节”的原型。这意味着无需额外的机械设备,进一步降低了太空船的重量,使得科学研究和火箭部件回收成本更低。他说:“未来航天器必须比以往更大更重,因此热屏蔽器变得越来越难以管理。”为满足这一需求,吴和他的团队研发了一种灵活的热屏蔽器,形状像裙子,旋转像一颗悬铃木种子。大气层行星(如地球和火星)允许太空船利用空气动力来减速,这一原型设计利用了这一点实现大气层进入。他解释说:“这类似于高台跳水,水的阻力可以减慢身体下沉的速度,直到触及游泳池底部。”地球大气层的快速进入会产生超过10,000摄氏度的高温,导致太空船周围的空气燃烧成等离子体。为了安全进入大气层,太空船需要能耐高温的前端屏蔽器,以及产生阻力的空气动力学形状。然而,与地球不同,火星的大气非常稀薄。吴说:“如果地球重新进入大气层像是潜入浓稠的蜂蜜,那么火星进入将像潜入水中。”为了携带重型设备和宇航员,需要一个高阻力区域。在进入地球或火星大气层时,太空船需要设计良好的屏蔽器,以避免燃烧、产生阻力并支持重载。吴的设计可能解决了这两个问题。该原型由一种柔韧材料制成,便于在太空船上储存。这种材料虽然可折叠,但牢固且耐高温。屏蔽器还沿着一种特殊的图案缝制,允许其在飞行过程中旋转,产生离心力。吴认为他的设计有助于未来太空科学研究和救援任务。他补充说:“越来越多的太空研究正在进行,但通常非常昂贵,装备必须与其他载具共享。由于这个原型轻巧且灵活,适用于较小卫星,研究可能会更加简便和廉价。热屏蔽器还有助于节省恢复任务的成本,因为其高度诱导的阻力减少了重返时燃烧的燃料量。”【节选及翻译】
