字号 ·· | 护眼
arstechnica

保护下一代航天器的秘密可能是蛋壳

2007年,一块太空垃圾在美国航天飞机的散热器面板上打出一个类似子弹的洞。航天飞机项目于2011年结束,但随着我们将越来越多的卫星星座、望远镜和航天器发射到轨道上,太空垃圾问题有增无减。因此,根据《应用物理学杂志》上发表的一篇新论文,中国科学家发明了一种受蛋壳启发的铝基新材料,他们认为这种材料可以为抵御垃圾碎片提供更强的保护。

蛋壳因其机械特性长期以来一直令科学家着迷。例如,众所周知,敲碎鸡蛋需要在中心施加恰到好处的力,才能实现干净的破裂而不会完全粉碎蛋壳。2012年,麻省理工学院机械工程师佩德罗·雷斯(Pedro Reis)是合著者之一的一篇论文展示了鸡蛋的卵形几何形状与其刚度之间的联系,这是预测物体在破裂前能承受多少力的一个主要因素。(正如我当时为《Slate》所写的那样,刚度与强度有关,但又不同于强度。如果一个蛋壳有微小的裂纹而另一个没有,这两个蛋壳具有不同的强度——有裂纹的更容易破裂——但刚度相同。)雷斯在参加了一项踩在纸箱鸡蛋上而鸡蛋不破的流行物理学活动后,开始研究蛋壳。他了解到,关键是将鸡蛋较窄的尖端(最抗裂的部分)朝上对齐,然后小心地放置双脚,将重量分布在整个表面积上。这确保了没有任何一个鸡蛋超载。虽然敲碎一个鸡蛋大约需要5.5磅的力,但这取决于施力的方向以及力在蛋壳表面的分布。