布里斯托大学将复合材料发射至太空进行国际空间站测试

下一代碳纤维材料将在极端条件下接受 12 至 18 个月的测试，以确定其在未来太空基地和星际旅行中的适用性。

准备发射欧洲材料老化实验之一。Comat 设计的 SESAME 模块装有由 ESA 挑选和测试的样本，这些样本由 15 个国际研究团队提供，其中布里斯托尔大学的样本如图所示。来源 | 法国国立空间研究中心/Comat

11月5日凌晨，英国布里斯托大学科学家研发的新一代碳纤维增强复合太空材料通过Space X火箭发射升空。火箭将前往国际空间站（ISS），在那里，这些材料将在低地球轨道的极端条件下接受测试，以确定它们是否可用于建造未来的空间站、星际旅行飞船或新的国际空间站等。

这些复合材料将被放置在国际空间站前部的巴托洛梅奥平台上，在未来 12-18 个月内，它们将以每小时 17,000 英里的速度绕地球飞行 9,000 圈。它们需要经受住 -150ºC 至 +120ºC 之间的温度、飞行速度是子弹的七倍的太空垃圾、严重的电磁辐射以及高真空和原子氧的侵蚀，即使是最坚硬的材料也会受到这些因素的侵蚀。

“太空是设计新材料最具挑战性的环境，”伊恩·哈默顿教授解释道。他在布里斯托大学布里斯托复合材料研究所的聚合物和可持续复合材料系任教。“你需要将你的材料专业知识、技能和独创性与极端温度、机械应力、辐射、高速撞击等环境进行较量。其中任何一个都可能很困难，不幸的是，获得修复它们的机会并不是一件容易的事，所以我们制造的材料必须在没有维护的情况下生存下来。在太空试验场测试我们的材料的机会是无价的，这将帮助我们布里斯托大学的地面科学家改进纤维增强材料，以用于下一代太空任务。”

有四种实验室制造的聚合物将运往国际空间站，每种都经过碳纤维加固，其中两种含有纳米颗粒。这四种都是布里斯托尔大学的研究成果，其中一种已获得专利。

如果这些材料能够适应恶劣的环境，它们就可以用于制造寿命更长的太空部件，使航天器能够飞行得更远，在太空中停留更长时间。

例如，未来新星球上的社区将需要保护自己免受银河宇宙辐射的伤害。布里斯托尔大学高级研究员 Ali Kandemir 博士是英国航天局 (UKSA) 资助的几位布里斯托尔研究人员之一，他们正在研究模拟银河宇宙辐射对欧洲航天局 (ESA) 项目中材料的影响。

2021 年 11 月 8 日， SpaceX 龙飞船奋进号在与 Harmony 舱面向太空的端口脱离后，绕行国际空间站时拍摄的国际空间站照片。红色圆圈区域表示 SESAME 舱可能位于 Bartolomeo 平台上。来源 | 美国宇航局（2021 年 12 月 8 日），照片由欧空局宇航员 Thomas Pesquet 拍摄

“我们希望材料能在太空环境中保持弹性，更重要的是，这些材料能保护人类免受辐射，”坎德米尔说。“我们还希望这些材料具有可持续性，这样当它们达到使用寿命时，就可以回收并再次用于相同的目的。”

本月发射的 Space X Dragon CRS-2 太空飞船是哈默顿及其团队五年工作的结晶。其中包括早期职业研究人员、研究生和布里斯托尔大学几名航空航天工程本科生的努力，他们最后一年的研究项目与太空材料项目有关。

布里斯托尔大学主办的国家复合材料中心(NCC，英国) 的支持对于复合材料的规模化至关重要。该项目的资金由欧洲航天局、英国航天局、牛津空间系统等提供。