科学家提出新设计：从一次发射中产生人工重力的千米级空间结构
几十年来，人类在太空的持续存在一直是美国宇航局（NASA）的核心目标。NASA 最近的《月球持续探索和发展计划》提出了人类长期探索近月空间、月球表面和火星的愿景，这是阿尔忒弥斯（Artemis）计划的一部分。长时间的太空飞行给人体带来了严重的挑战，包括肌肉萎缩、骨质流失、视力下降和免疫抑制。这些影响中的许多都与缺乏重力有关。
虽然科学家们已经在缓解与长期零重力接触有关的个别症状方面取得了重大进展，但产生人工重力的能力将消除许多问题的根源，并可以大大改善长期任务中的宇航员健康。
将旋转的太空栖息地作为产生人工重力的手段的概念可以追溯到一个多世纪以前。然而，人类暴露在低至 3RPM 的旋转速率下会感到不适。为了在1-2 RPM 的旋转速率下产生接近 1g 的人工重力，需要一个千米级的结构。
卡内基·梅隆大学研究人员近日提出的一个解决方案的核心是由机械超材料构建的高膨胀率可部署结构（HERDS）。具体来说，研究人员利用了过去 5 年中的两个运动学发现：shearing auxetics 和 branched scissor 机制。他们打算生产具有前所未有的 150 倍膨胀率的管状结构。
研究人员第一阶段的 NIAC 研究已经证明了这种方法的可行性，并指出了第二阶段必须解决的几个技术问题。
第二阶段的关键技术工作将集中在四个具体的方向上：
对不断扩大的分层结构的复杂部署动态进行详细建模和理解。
利用模拟和设计优化，在存在制造错误和外部干扰的情况下减轻部署期间的干扰。
快速原型设计和基于硬件的设计迭代，以校准模型和评估子系统组件。
对具有数千条链路的米级原型进行实验验证，以展示无干扰的部署和高扩展率。
这项工作将对 NASA 的目标产生直接和长期的影响。在短期内，这样的结构将使人类在近月空间的持续居住成为可能，例如，作为月球门户的一部分。从中长期来看，这样的结构对于维持人类在深空的生活将是至关重要的。最后，大型结构还将通过支持大型望远镜阵列来推动天文学的发展。
来自: 网易科技