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如果人类有一天要到外太空进行太空旅行，就必须对宇宙飞船的现有材料进行更新换代，以使宇宙飞船的构造更加牢固、安全。目前我们在宇宙飞船上使用的复合材料最大的一个弱点是在使用过程中常常出现极其细小的裂缝，久而久之，这些细微裂缝就会造成重大损害。为了解决这个问题，科学家们正在研制在材料破裂时能进行自我修复的新型合成材料。
纳米技术与宇宙飞船
在未来20年内，利用纳米技术的新兴产业将会大大改变我们的生活方式。纳米技术包括制造只有几纳米大的微小机器或机器人的技术。1纳米只有1米的十二分之一。这些纳米机器能够操控原子，制造原子层次的复合材料。由于能进行自我复制，这些微小机器或机器人制造的产品价格非常低廉。
纳米机器最大的一个用途或许就是用来修复合成材料，当材料出现细微裂缝时，纳米机器通过吸收周围的分子对裂缝进行修补。如果由新型合成材料制成的宇宙飞船的外壳出现了裂缝，被释放出去的纳米机器人通过收集宇宙飞船周围的分子来修补裂缝。科学家们在运用纳米技术之前必须学会如何操控原子。接下来的挑战就是如何为这些纳米机器人编制程序，以便让它们能执行特殊任务。
能自我修复的材料
科学家正在研制一种新型合成材料，它能够在发生裂缝时自我复制，就像人类恢复伤口的过程一样。比如我们身体哪个部位出现点小伤，我们根本不必去看医生，因为我们具有自我修复机能。我们的血液变硬，形成新皮肤的保护层。科学家把这种“伤口”比作飞船的“损耗”。温度的极端变化能引起飞船表面出现裂缝，就如同遭到以每秒数千米超高速飞行的尘埃微粒撞击一样。在任务期内，裂缝会逐渐增大，不断削弱飞船，直到最终发生灾难性事故。科学家面临的挑战就是在这些裂缝变得严重前复制人类伤口的恢复过程。欧洲的一个研究小组已通过更换树脂复合材料上的部分纤维，达到了这一目的。
电子系统的自我修复
在远距离的太空旅行中，维护飞船上的计算机和电子系统的安全与维护飞船外壳的安全同样重要。目前，美国航天局正在研制一种具有自我修复能力的新型飞行系统。它能够监测电子系统，并能在故障刚发生时纠正系统错误。这种可自我修复的飞行系统将首先用于飞机上，然后再用在宇宙飞船上。
美国航天局的研究人员正在研制这种自我修复计算机系统。这种能对操作系统故障进行维修和控制的系统能够在故障发展成不可挽回的事故之前察觉，并阻止事故的发生。计算机安全管理系统将会监测至关重要的部件，阻止并减少事故的发生，提高飞行人员处理故障的能力，减少故障发生时飞行员的工作量。控制故障管理系统包括新型探测和预警装置、显示板、飞行员提示和指导装置，以及当故障发生时阻止事故扩大的控制方法等。
具有自我修复材料的宇宙飞船提供了实施长期太空任务的可能性，而其中的益处也是双重的。首先，在地球轨道飞行的宇宙飞船的寿命加倍会使太空飞行任务费用减半。其次，宇宙飞船寿命翻番意味着太空任务规划者可以考虑探索太阳系中更遥远的星体。
原文地址：今日头条 |
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发表于 2019-12-10 21:40:37
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