2020年11月，麻省理工學(xué)院的一個研究小組把一些高科技織物樣本送上了國際空間站，其中一些帶有嵌入式傳感器或電子設(shè)備。這些樣本（目前沒有動力）將在太空環(huán)境中暴露一年，以測試這些材料在近地軌道惡劣環(huán)境中的耐久性。這些織物樣品能為航天器提供隔熱保護(hù)，同時也可作為撞擊微流星體和空間碎片的靈敏探測器。另外，這些織物還是一種新型的智能材料，能讓宇航員通過宇航服感受到觸覺。

可以將這個航天器外殼視為一個巨大的空間碎片和微流星體撞擊傳感器，如圖1所示。在送達(dá)國際空間站的織物樣本中，將電荷敏感合成毛皮（一個早期概念）和振動敏感纖維傳感器等材料嵌入到彈性的太空織物里，由此產(chǎn)生的織物可用于檢測具有科學(xué)意義的太空塵埃以及航天器的損壞情況。

圖1 天和核心艙與天舟二號貨運(yùn)飛船組合體（圖片來源：微信公眾號“中國載人航天”）

織物樣本包含熱拉伸“聲學(xué)”纖維，其能利用壓電效應(yīng)，將機(jī)械振動轉(zhuǎn)化為電能，如圖2所示。當(dāng)微流星體或太空碎片撞擊織物時，織物會產(chǎn)生振動，“聲學(xué)”纖維就會產(chǎn)生電信號。這種多材料組成的熱拉伸纖維是麻省理工學(xué)院的研究小組開發(fā)了20多年的成果，它對機(jī)械振動非常敏感。這種織物已在地面的實(shí)驗(yàn)室里展示過，無論太空灰塵作用織物表面的哪個地方，都能夠被檢測和測量出來。

圖2 “聲學(xué)”纖維（圖片來源：《Nature》）

先進(jìn)織物樣本在太空環(huán)境中的測試，將有助于對太空塵埃的分布和運(yùn)動進(jìn)行原位表征，并且也已證明這種有助于基礎(chǔ)科學(xué)探究的儀器，可以直接嵌入持久性航天器的紡織材料外層。它還能檢測到距離地球數(shù)十或數(shù)百光年的，百萬年前超新星爆炸產(chǎn)生的宇宙塵埃，2019年，在南極洲的新雪中，人們發(fā)現(xiàn)了這種星際塵埃的同位素特征。因此，有可能還有一些塵埃在太陽系周圍飄散，為我們提供了超新星爆炸動力學(xué)的線索。

在太空中測試這種能夠探測近地軌道和更遠(yuǎn)距離撞擊特征的材料，需要突破沖擊測試實(shí)驗(yàn)的極限，進(jìn)入高速力學(xué)的領(lǐng)域，如圖3所示。研究小組使用了實(shí)驗(yàn)室設(shè)計的激光加速器設(shè)備，以每秒1公里以上的速度將微小顆粒撞擊到目標(biāo)表面，測試到了一些新型的聚合物、薄膜和納米結(jié)構(gòu)材料。

圖3 太空撞擊（圖片來源：NASA/加拿大航天局）

這些織物不僅能夠在太空中探測對科學(xué)研究具有重要意義的塵埃和監(jiān)測航天器損傷，還可以為宇航員提供獨(dú)特的體驗(yàn)。宇航服內(nèi)的紡織品能夠?qū)?/span>時監(jiān)測宇航員的生理信號，還能通過加壓服讓宇航員感受到觸摸。這一系列功能使得太空織物具備了飛速發(fā)展的潛力，這不僅是對太空材料的創(chuàng)新，更是對未來太空探索的一大進(jìn)步。

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