太空中的納米技術

    納米技術將在未來的空間任務中發揮重要作用。納米傳感器,顯著改善高性能材料,或高效的推進係統,但是少數例子。

    推進係統

    今天的大部分火箭發動機都依靠化學推進。所有目前的航天器都使用某種形式的化學火箭發射,並且最多使用它們對於姿態控製(控製飛船的角度位置和旋轉,而是相對於它是軌道的物體,或相對於天體球體)。現實火箭科學家雖然正在積極研究新的空間推進係統。
    一個重大研究區域是電動推進(EP),包括場發射電動推進(粘液),膠體推進器和其他版本的場發射推進器(FET)。與傳統的化學火箭相比,EP係統顯著降低所需的推進劑質量,從而增加有效載荷容量或降低發射質量。EP已成功顯示為NASA的深空1,日本的Hayabusa和ESA的Smart-1任務的主要推進係統。
    納米技術EP概念提出使用靜電和加速的納米顆粒作為推進劑。數百萬微米尺寸的納米粒子推進器將適合一個平方厘米,允許製造高度可擴展的推進器陣列。
    納膜推進係統
    納福特特征大小尺度(圖片:密歇根大學航空航天工程係)
    很遠的是建議,卡西米爾力量的操縱可能導致穿著星際宇宙飛船的推進係統。基本思想是,如果人們可以利用真空是能量水庫的事實,由於零點能量,未來的空間旅行者可以進入無限的能源。當然,他們唯一需要的是一種從真空收獲所需能量的某種推進係統。這不是完全瘋狂的是在1984年的紙上展示。各種實驗室正在製定嚴重的研究工作,以利用卡西米爾和相關效果對真空能量轉換(閱讀更多:“納米技術,神秘的卡西米爾力量和星際宇宙飛船”)。

    輻射屏蔽

    輻射屏蔽是納米技術可以對人類空間飛行產生重大貢獻的一個地區。美國宇航局表示,暴露空間輻射的風險是限製人類參與長期空間任務的最重要因素。因此,許多研究側重於發展對策以保護宇航員免受這些風險的影響。為了滿足輻射保護的需求以及低重量和結構穩定性等其他要求,航天器設計人員正在尋找幫助他們開發多功能航天器船體的材料。
    先進的納米材料如新發展,同位素豐富硼納米管可以鋪平到未來的航天器的道路納米傳感器集成的船體提供有效的輻射屏蔽以及儲能。
    所需輻射屏蔽的另一個領域是保護船上電子器件。以前報道,當它們的尺寸減小時,電子設備變得更加輻射。例如,多量子阱或量子點器件可以是比傳統散裝設備更多的輻射耐輻射的數量或數百倍。它甚至表明量子點/ CNT基光伏器件比傳統的散裝太陽能電池更耐五個數量級。
    最近,一些關於質子,電子和的高能粒子的輻射效應的研究
    如碳納米管和納米線等納米材料上的重離子集中在照射後的納米材料的變化結構特性(閱讀更多:“碳納米管硬化電子器件用於航空航天”)。

    防衛星武器對策

    2007年1月,中國成功地通過摧毀了自己的缺陷獅子座衛星來測試了抗衛星(ASAT)導彈係統,這產生了大量的空間碎片。這種Asat測試在全球範圍內提出了關於衛星和其他空間資產的脆弱性以及在太空中觸發軍備競賽的可能性的擔憂。
    為了滿足這種asat導彈係統所帶來的新出現挑戰,軍事戰略家和研究人員正在開發新的技術,以保護他們的空間資產。鑒於此,Raytheon公司已開發出一個使用量子點計數器測量係統保護衛星免受導彈攻擊等空間資產。它們開發了由不同尺寸和形狀的量子點組成的誘餌,該形狀被設計為發射具有與資產的輻射曲線類似的輻射型的輻射。
    抗衛星武器對策係統的原理圖
    對策係統的示意圖:防衛星武器尋求量子點的誘餌雲而不是目標衛星。

    空間電梯

    將岩石綁在一塊絲帶的末端,然後將它旋轉在頭上。它將被拉緊作為岩石圈。現在,想象一下62,000英裏長的絲帶,在另一端的重量靠近赤道錨定。地球旋轉的離心力將使它表現相同。你最終不僅僅是世界上最大的Nunchuck,也是外層空間的一種電梯。
    基於碳納米管電纜的空間電梯是來自20世紀50年代風格的未來主義的想法之一,這是如此浪漫,他們可能隻是工作。
    有一年一度的空間電梯會議討論進度和日本建築公司甚至擁有宣布計劃建立空間電梯到2050年。

    保護衛星免受能量武器

    最近在戰略和技術中心發表的研究文件,在空軍航空大學,討論納米技術如何用於改善衛星的設計減輕基於地麵指示的能量武器和高功率微波構成的威脅。本文指出,包括美國,俄羅斯和中國在內的若幹國家已經建成或正在開發技術,以建造基於地麵的指示能量武器。

    空間儀表

    黑是黑色的,對嗎?不是那麼,根據美國宇航局工程師的團隊現在正在開發一個比瀝青納米材料變黑這將有助於科學家難以獲得的科學測量或觀察目前看不見的天文物體,就像其他恒星的地球大小的行星一樣。
    納米材料由MD的NASA戈達德太空飛行中心的10名技術人員開發的納米材料是一支薄薄的多壁碳納米管薄膜。雖然碳納米管在空間電梯中使用了他們的非凡的實力,但在這個應用中,美國宇航局有興趣使用該技術來幫助抑製具有諸如儀器組件的有趣方式和汙染測量的有趣方式的錯誤光。
    麻省理工學院主持人空間納米技術實驗室誰的主要任務是開發納米製造,先進的光刻和精密工程技術,用於建立高性能空間儀表,包括X射線望遠鏡和高分辨率X射線光譜儀,磁體成像儀和太陽能物理儀器。
    更一般的討論正在開發納米技術的地方請參閱我們的常見問題解答部分。
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