如何用織物監聽空間灰塵

本月初，麻省理工學院的一個研究小組向國際空間站發送了各種高科技面料的樣品，其中一些帶有嵌入式傳感器或電子產品。這些樣品(目前暫未供電)將在太空環境中暴露一年，以便確定這些材料在低地球軌道惡劣環境中生存的基線。

希望這項工作可能會導致航天器的熱毯，從而可以用作撞擊微流星體和空間碎片的靈敏探測器。最終，另一個目標是開發新的智能面料，使宇航員可以通過其加壓服感覺到觸感。

麻省理工學院多學科團隊的三名成員，媒體實驗室的研究生朱莉安娜·切爾斯頓，化學系的孫雨辰，電子學研究實驗室和材料科學與工程系的魏巖與麻省理工學院新聞討論了該實驗的宏偉目標。 。

問：能否描述一下發送到國際空間站的面料樣品，以及它們在太空中暴露后希望從中得到哪些信息?

徹斯頓(Cherston)：國際空間站的白色實際上是一種保護性織物材料，稱為Beta布，這是一種浸漬聚四氟乙烯的玻璃纖維，旨在保護航天器和太空服免受低地球軌道的惡劣影響。幾十年來，盡管在太空資產的外部提供了大面積的房地產，但這些織物仍保持電無源狀態。

我們想象將這種飛船的皮膚變成巨大的太空碎片和微型流星撞擊傳感器。我們與日本航天局JAXA和Space BD合作發送給國際空間站的樣本將電荷敏感的人造毛皮(早期概念)和振動敏感的光纖傳感器(我們項目的重點)等材料整合到了太空中，彈性面料。所得的織物可用于檢測具有科學意義的宇宙塵埃，以及用于檢測航天器上的損壞。

很容易假設，由于我們已經將這些材料發送到太空，因此該技術必須非常成熟。實際上，我們正在利用太空環境 來補充我們重要的地面測試工作。所有這些織物傳感器在首次太空測試中都將保持供電，而被子樣品在站外墻上的總面積為10乘10厘米。

我們的重點是建立其對太空環境的彈性。一年后，這些樣本將返回地球進行飛行后分析。經過一年的熱循環后，我們將能夠測量原子氧腐蝕，紫外線輻射變色以及光纖傳感器性能的任何變化。我們也有可能發現微米級微流星體的跡象。我們還已經為目前計劃在2021年下半年或2022年初進行的電力部署做準備(最近由ISS國家實驗室授予該項目)。到那時，我們將在纖維上附加一層保護涂層，并在太空中進行實際操作。

顏：織物樣品包含由ISN資助開發的熱拉伸“聲學”纖維，能夠將機械振動能轉化為電能(通過壓電效應)。當微型流星體或空間碎片撞擊織物時，織物振動，并且“聲學”纖維產生電信號。我們在麻省理工學院的研究小組已經開發了20多年的熱拉伸多材料纖維。這些聲學纖維之所以與眾不同，是因為它們對機械振動非常敏感。織物已在地面設施中顯示出來，可以檢測和測量撞擊，而不受空間灰塵在織物表面上的影響。