NASA發明新火星車輪胎，革新之舉還是白費功夫？

分類＼設計
時間＼2017-11-27

導語：迄今為止，“好奇號”火星車已經取得了令人矚目的成就。

殊不知，它其實有一個小瑕疵——它的車輪解體速度比預期的要快。為了避免這種情況在未來的任務中造成影響，NASA旗下的Glenn實驗室正在開發一種由特殊記憶合金製成的新金屬絲網輪胎，這種金屬絲網輪胎比以前的輪胎設計要困難得多，但NASA認為它物有所值，而人們卻對此褒貶不一。

目前來看，人們普遍對NASA持批評態度：NASA又在做白費力氣的重複工作。這個指控也並非空穴來風。早些年裡，NASA每次都不考慮利用已經經過驗證的設計，而是完全重新設計每一個新系列的衛星，平白增加事端，它也因此“臭名遠揚”。此外還有另外一個廣為流傳的故事：為了讓宇航員在零重力環境下能夠書寫，NASA竟然研發出了一個極其複雜的充氣筆，

卻完全沒有想到用現成的機械鉛筆或墨水棒就能實現相同的目的。

這次NASA花了半個世紀的時間試圖再次“白費力氣”的領域就是車輪。在地球上，帶有充氣輪胎的車輪已經被充分證明其耐用形，但月球和火星的情況則不同，它們對這種有柄均勻鋼帶車輪並不是很友好。

那麼到底該如何設計一個能適應完全未知表面的輪胎呢？工程師們對此一籌莫展。

從二十世紀六十年代起，NASA就在不停地設想並設計各種各樣的車輪。這其中有奇怪的螺旋狀的輪胎——用於碾過滑石粉一般的月球表面塵土、有大型履帶車、還有一些裝有甜甜圈形狀的巨型輪子，

就好似沙漠、雪地巡航車一樣。

當1971年阿波羅15號任務中第一輛載人月球探索車出發時，它搭載了具有彈性的大型金屬絲網輪，其內部採用柔軟的內框和鈦條以應對月球表面柔軟的土壤。

因為當時這種設計非常成功，所以此次Glenn實驗室的工程師也將這種金屬網輪設計應用到了未來月球車的車輪上，其大小將和大型娛樂車的車輪相一致，這也導致了大受褒獎的彈性輪胎的產生。

但是，在20世紀90年代火星探索車隨火星探路者號一同開始與火星接觸時，他們用堅實的鋁制車輪代替了網狀車輪。這一設計在火星探路者號以及後來的機遇號、勇氣號探索車上起到了很好的作用，但2012年好奇號著陸後，事情就發生了變化。這是因為好奇號是4m*4m的大小，而且火星表面比預期要粗糙得多。在一年之內，無人駕駛探測器車輪的軟金屬合金就已顯現出了明顯的磨損跡象——胎面已經鬆動而且開始出現孔洞。

根據NASA所說，Glenn實驗室工程師正考慮使用彈性輪胎這種先進的形式，以確保未來火星探索車更好的牽引力和耐久性，但繃緊的彈簧鋼絲網在試驗中不能很好地應對崎嶇的火星模擬地形。在駛過尖銳的岩石和其他障礙物時，網格會在壓力下變形。

然而之後工程師Colin Creager和材料科學家Santo Padula在他們一次偶然的交談中找到了一個解決方案。聽到這個問題後，Padula建議使用形狀記憶合金這種特殊的合金，其晶體會在原子水準上發生變形和回彈。這種新的車輪會由鎳鈦合金製造而成，它們可以向下形變直到貼近車軸的地方，還能夠在之後恢復到原來的形狀。

儘管仍在開發之中，NASA堅持認為這種新的合金網狀輪胎前景光明。它們不僅更耐用，還能很好地應對崎嶇地形而不下沉，並且可以在中速甚至高速下運載更重的負載物體。NASA這次的設計究竟能承受住輿論的壓力成為革新之舉，還是再次白費心力流於形式？接下來我們就拭目以待吧。

——END

翻譯 | 褚茗帆

編輯 | 星亦

審閱 | Soybean

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他們用堅實的鋁制車輪代替了網狀車輪。這一設計在火星探路者號以及後來的機遇號、勇氣號探索車上起到了很好的作用，但2012年好奇號著陸後，事情就發生了變化。這是因為好奇號是4m*4m的大小，而且火星表面比預期要粗糙得多。在一年之內，無人駕駛探測器車輪的軟金屬合金就已顯現出了明顯的磨損跡象——胎面已經鬆動而且開始出現孔洞。