將來的航天飛行器不怕撞擊 有再生功能 可迅速修復
壁虎的尾巴斷了，可以再生。可你能想像嗎？將來的航天飛行器也可以像壁虎等生物一樣，有自我修復的功能。目前中國運載火箭技術研究院（以下簡稱「火箭院」）研發中心正在開展相關研究。
未來航天飛行器迫切需要
自診斷、自修復功能
研發中心該項目工程師許健說，重複使用航天器是未來的發展方向，但空間碎片給航天器帶來很大的威脅，而且長時間在軌工作後，為確保航天器安全返回，有時需要在太空中進行維修。這使得重複使用航天器對自診斷、自修復功能的需求也更加迫切。
許健舉了「哥倫比亞」號太空梭失事的例子。在完成了16天的太空研究任務後，「哥倫比亞」號太空梭在返回大氣層時突然發生解體，機上7名宇航員全部遇難。原因是起飛後一塊泡沫從燃料箱脫落，砸到機翼，造成一個直徑約25厘米的洞。「如果我們研製出具有自診斷、自修復功能的航天器，就相當於給航天器配備『醫生』，這樣的災難就可以避免了」。
△「哥倫比亞號」太空梭
在自修復之前，
首先要自診斷
在自我修復之前，飛行器首先要診斷出自己的結構「出問題」了。前不久，研發中心聯合火箭院703所等單位，在結構健康監測技術上取得突破，並將於近期開展技術試驗驗證。
該項目工程師張帆說，這項技術就是在生產複合材料結構件時，將感測器「埋」在裡面，根據飛行器規模的大小，感測器的放置數量從幾十到上千不等。在飛行器飛行的過程中，這些感測器將力學數據轉化成電信號，傳輸到地面。這樣地面的人員就可以實時掌握飛行器主要結構件的承力情況，一旦飛行器發生意外，如遇到空間碎片、隕石等外力撞擊，就能第一時間獲知飛行器哪兒受到損壞以及受損程度。
△感測器實物
目前，這項技術主要應用在飛行器的複合材料結構件中，研發中心與歐美國家的研製進度同步。
國際上已經可以
自修復1-2厘米的裂紋
許健介紹，結構健康監測技術是自我修復的基礎。在攻克了結構健康監測技術後，研發中心也正在院內外調研從事智能自修復材料研究的相關單位，希望聯手在此項目上實現突破。
國際上，智能自修復材料已成為新材料領域的研究重點。這種智能材料借鑒了壁虎等生物自我修復的原理，採用空心纖維模擬「血管」通道，將兩種互不反應的液體製作成「血液」儲存在材料中，一旦材料受到外力撞擊產生裂紋缺陷時，部分「血管」破裂，兩種液體流出並滲入裂紋，隨後與周邊結構發生化學反應而實現材料的自動癒合，最終實現結構的損傷修復。「已經有報道稱，日本在實驗室完成了1-2厘米裂紋的材料修復」。
有望向航空等多領域推廣
目前，在民用航空領域，飛機飛行3000小時左右，需要進行一次地面結構檢測，隨著複合材料在民用飛機中的大量使用，研發中心的結構健康監測技術有望推廣到民用航空，這樣地面就可以實時掌握飛機關鍵結構的健康狀況。一旦智能自修復材料研製成功，客機遇到冰雹、雷電、飛鳥等意外狀況，就有望自行應對，化險為夷了！此外，這項技術還可應用在心臟支架等醫療機械領域，實現無創修復，為患者帶來福音。
照片由研發中心提供
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