下一代碳纖維材料將在極端條件下接受 12 至 18 個(gè)月的測試，以確定其在未來太空基地和星際旅行中的適用性。

準(zhǔn)備發(fā)射歐洲材料老化實(shí)驗(yàn)之一。Comat 設(shè)計(jì)的 SESAME 模塊裝有由 ESA 挑選和測試的樣本，這些樣本由 15 個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)提供，其中布里斯托爾大學(xué)的樣本如圖所示。來源 | 法國國立空間研究中心/Comat

11月5日凌晨，英國布里斯托大學(xué)科學(xué)家研發(fā)的新一代碳纖維增強(qiáng)復(fù)合太空材料通過Space X火箭發(fā)射升空。火箭將前往國際空間站（ISS），在那里，這些材料將在低地球軌道的極端條件下接受測試，以確定它們是否可用于建造未來的空間站、星際旅行飛船或新的國際空間站等。

這些復(fù)合材料將被放置在國際空間站前部的巴托洛梅奧平臺(tái)上，在未來 12-18 個(gè)月內(nèi)，它們將以每小時(shí) 17,000 英里的速度繞地球飛行 9,000 圈。它們需要經(jīng)受住 -150oC 至 +120oC 之間的溫度、飛行速度是子彈的七倍的太空垃圾、嚴(yán)重的電磁輻射以及高真空和原子氧的侵蝕，即使是最堅(jiān)硬的材料也會(huì)受到這些因素的侵蝕。

“太空是設(shè)計(jì)新材料最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境，”伊恩·哈默頓教授解釋道。他在布里斯托大學(xué)布里斯托復(fù)合材料研究所的聚合物和可持續(xù)復(fù)合材料系任教。“你需要將你的材料專業(yè)知識(shí)、技能和獨(dú)創(chuàng)性與極端溫度、機(jī)械應(yīng)力、輻射、高速撞擊等環(huán)境進(jìn)行較量。其中任何一個(gè)都可能很困難，不幸的是，獲得修復(fù)它們的機(jī)會(huì)并不是一件容易的事，所以我們制造的材料必須在沒有維護(hù)的情況下生存下來。在太空試驗(yàn)場測試我們的材料的機(jī)會(huì)是無價(jià)的，這將幫助我們布里斯托大學(xué)的地面科學(xué)家改進(jìn)纖維增強(qiáng)材料，以用于下一代太空任務(wù)。”

有四種實(shí)驗(yàn)室制造的聚合物將運(yùn)往國際空間站，每種都經(jīng)過碳纖維加固，其中兩種含有納米顆粒。這四種都是布里斯托爾大學(xué)的研究成果，其中一種已獲得專利。

如果這些材料能夠適應(yīng)惡劣的環(huán)境，它們就可以用于制造壽命更長的太空部件，使航天器能夠飛行得更遠(yuǎn)，在太空中停留更長時(shí)間。

例如，未來新星球上的社區(qū)將需要保護(hù)自己免受銀河宇宙輻射的傷害。布里斯托爾大學(xué)高級(jí)研究員 Ali Kandemir 博士是英國航天局 (UKSA) 資助的幾位布里斯托爾研究人員之一，他們正在研究模擬銀河宇宙輻射對(duì)歐洲航天局 (ESA) 項(xiàng)目中材料的影響。

2021 年 11 月 8 日， SpaceX 龍飛船奮進(jìn)號(hào)在與 Harmony 艙面向太空的端口脫離后，繞行國際空間站時(shí)拍攝的國際空間站照片。紅色圓圈區(qū)域表示 SESAME 艙可能位于 Bartolomeo 平臺(tái)上。來源 | 美國宇航局（2021 年 12 月 8 日），照片由歐空局宇航員 Thomas Pesquet 拍攝

“我們希望材料能在太空環(huán)境中保持彈性，更重要的是，這些材料能保護(hù)人類免受輻射，”坎德米爾說。“我們還希望這些材料具有可持續(xù)性，這樣當(dāng)它們達(dá)到使用壽命時(shí)，就可以回收并再次用于相同的目的。”

本月發(fā)射的 Space X Dragon CRS-2 太空飛船是哈默頓及其團(tuán)隊(duì)五年工作的結(jié)晶。其中包括早期職業(yè)研究人員、研究生和布里斯托爾大學(xué)幾名航空航天工程本科生的努力，他們最后一年的研究項(xiàng)目與太空材料項(xiàng)目有關(guān)。

布里斯托爾大學(xué)主辦的國家復(fù)合材料中心(NCC，英國) 的支持對(duì)于復(fù)合材料的規(guī)模化至關(guān)重要。該項(xiàng)目的資金由歐洲航天局、英國航天局、牛津空間系統(tǒng)等提供。