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想象力讓不可能變成現實!航天器不是生物,為何能在太空自愈?

作者:說宇宙

#長文創作激勵計劃#

人類的血肉在受損後可以恢複如初,可誰想得到,天外的航天器在受到破壞後,同樣可以進入自我修複狀态?

原來,沒有生命迹象的航天材料,是依靠特殊的修複劑來實作機體的起死回生的。

想象力讓不可能變成現實!航天器不是生物,為何能在太空自愈?

航天器的自我修理材料用到了哪些物質?損壞的航天器隻能依靠自我修複嗎?大陸的這個技術未來能

能實作自我修複的中國衛星

人類尚且難以死而複生,在外太空中受到重創的衛星,卻能夠在經過三百日左右的自我修複後重新啟動,這真是令人不禁想問,難道金屬也具有自我修複的功能嗎?

其實,這次從正常運作走向意外損傷,然後又再度複活的衛星,就是雲海一号02星。

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據了解,這個主要用于監測環境以及自然災害的衛星,最初是上海航天研究院于2019年發射升空的。

而它在曆經近兩年的探測任務後,不慎在2021年3月份左右,與外太空當中的不明物體發生了接觸,由于太空中的環境比較複雜,是以其實任何沖擊形成的危害都是非常大的。

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是以,02星也在這次外物的碰撞之下,形成了衛星主幹機體的大範圍損傷,就連一側的太陽能闆,都直接性的被撞成了衆多小碎片。

實際上,這次意外事故不僅對衛星本身造成了損害,也直接性的使之偏離了本來的運作軌道,最終,就連衛星信号都消失在了茫茫宇宙之中。

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由于大陸也是首次遇到如此嚴重的外太空碰撞事故,是以很快就對事故原因展開了研究。

最終,咱們也是發現給衛星造成大麻煩的不明物體其實并非天外之物,而是地球上曾發射到太空中的人造裝置的殘骸,也就是咱們俗稱的太空垃圾。

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而大陸在調查清楚相關事項後,也不是沒想過拯救衛星02号,但後來考慮到回收損壞衛星的成本,可能要與發射新衛星不相上下。是以,最終此事也就不了了之了。

在此期間,從業人員頂多就是向其發送發送信号,調試調試其他設定,把希望寄托在了某種奇迹當中。

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然而就在我們以為這次隻能自己吃悶虧的時候,奇迹卻真的發生了,原來,等到2022年年初時,02星竟然再度與地球控制中心産生了信号接觸。

并且從這三百多天的工作日志來看,02星在被碰撞之後依然在持續進行着探測工作,一切都還在有序的進行着。

黑科技賦予中國衛星新能力

02星曾發生損壞是事實,但是損壞後進入了長期的自我修複同樣也是事實。原來,衛星起死回生的能力居然來自于咱們特制的複合型材料。

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其實,對于人類而言,在大家的肉體受傷後,往往需要由免疫、應激、神經等衆多系統進行介入,通過合作調和的方式,才能夠使損傷産生愈合。

而對于大陸升空的衛星而言,咱們也是為其特制了一種綜合性的外殼保護層。據了解,這種外殼使用到的材料是由環氧樹脂、碳以及玻璃等物質組合而成的。

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這些成分在保證衛星具有極高耐熱性、絕緣性和耐化學性的同時,也能夠使得航天器發生破損後及時的進行下一步的彌補與修複。

實際上,02星在被碰撞之後,材料中的修複劑就立即外洩并覆寫了整個機體破損的部位,而這些修複劑還會與催化劑相反應,實作更加高效的修損效率。

據中國工程院金湧院士所說,在環氧聚合物形成的外殼之下,特别是衛星比較重要的位置,都會放置較多的催化劑與修複劑膠囊。

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這些膠囊就像是汽車當中的安全氣囊,平時不顯山露水,隻有外殼破損後,膠囊中的物質才會被激發出來并迅速的融合凝固,起到修複衛星機體的作用。

然而,如果隻是将衛星的外傷修好,其實也是沒辦法讓其進入正常的運作狀态的。

此次02衛星能夠在喪失信号後再度正常運作300多天,其實也與它的結構有很大的關系。

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據了解,其機體兩側分布着衆多的太陽能闆,這些設施能夠保證其每日獲得足夠的充能,以此來消耗每日工作所需的能量。

可以說,由碳纖維等物質組成的環氧聚合物和外殼下内置的膠囊,就像是航天器的細胞與纖維一般,而太陽能闆則是衛星的飲食系統,三者共同構成了一個能自我修複、自我充能的外太空多功能衛星。

修複航天器的方法豐富多樣

一顆小小的衛星,卻見證着大陸幾十年來的科技發展水準。保證衛星的正常運作使我們的職責,但增強衛星的抗風險能力,也是我們義不容辭的。

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其實早在我們成功發射第一顆衛星之後,便開始同步的推進材料學的發展了。

雖然,如今的相關航天部門并沒有宣稱這種膠囊式的修複材料已經可以通用在所有衛星器材上了,但是我們對于自我修複材料的研發卻一直都沒有停下腳步。

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據了解,大陸自進入21世紀以來就一直在研究相關的電子器件,如今就存在着一種高分子修複材料,可以在裝置發現裂痕後進行重新填補與修複,而這些材料使用到的就是聚矽氧烷材料,與修複膠囊有着異曲同工之妙。

實際上,為了保證航天器能夠在太空中的使用壽命不會因意外而減少,航天人員也會學習相應的機體維修知識,畢竟即使是修複膠囊,也隻能進行初步的修複。

據了解,這種修複程度最高也隻能達到75%左右的程度,如果機體損傷嚴重,甚至修複水準可能隻在六成左右。

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然而當航天人員了解相關的維修知識後,便可以針對具體的損傷原因進行專傷專治。

畢竟,航天器在天外的損傷原因多樣,既可能是因為本身的老化,也可能是因為與稀薄大氣的摩擦,而與太空垃圾接觸,也隻是其中的一種損傷原因而已。

但值得欣慰的是,在有人與無人兩種太空維修工作的通力合作下,航天器的運作基本上已經可以保證萬無一失了,及時出現意外,也可以進行及時的應對。

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而且,如今随着3D列印技術和自動化技術的發展,咱們也在不斷鑽研這相關的遠端醫療手段,到時候,說不定地面上的從業人員,就可以通過智能系統的輔助,實作超遠距離的航天器機體維修。

彼時,航天員也就不用承受着巨大的維修壓力與心理壓力,離開航天器到太空中維修機體的損傷了。

即使這種技術如今還不成熟,咱們其實也可以通過修建航天空間站的方式,直接在外太空建造航天器修理廠。

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總而言之,如今随着大陸航天技術的發展與對數字化技術的應用,未來的航天事業隻會越來越順手,一個小小的機體損傷修複功能,還是無法阻礙我們向着未來發展的腳步的。

參考資料:

澎湃新聞 2023-11-06 航天器受損不要慌,太空維修出絕招

科技日報 2023-02-16 自修複材料:誰說破鏡不能重圓