Smart Fabric erkennt und sammelt Weltraumstaub

Forscher haben ein akustisches Gewebe entwickelt, das so empfindlich auf Vibrationen reagiert, dass es Einschläge von mikroskopisch kleinen Weltraumpartikeln mit hoher Geschwindigkeit erkennen kann. Eine terrestrische Anwendung dieser Stoffe könnte die Explosionserkennung und in Zukunft die Funktion als empfindliche Mikrofone zur Richtungserkennung von Schüssen sein.

Das Gewebesystem enthält thermisch verstreckte, schwingungsempfindliche Fasern, die in der Lage sind, mechanische Schwingungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Wenn Mikrometeoroide oder Weltraummüll auf den Stoff treffen, vibriert der Stoff und die Akustikfaser erzeugt ein elektrisches Signal.

Die akustische Faser zielte darauf ab, Fasern und Stoffe der nächsten Generation für Soldatenuniformen und Kampfausrüstung herzustellen, die eine Vielzahl physiologischer Parameter wie Herzfrequenz und Atmung sowie externe Geräusche wie Schüsse und Explosionen erkennen können. Herkömmliche Teleskope verwenden Licht, um etwas über entfernte Objekte zu lernen; Dieser Stoff verwendet eine Weltraumstaubanalyse, um etwas über den Weltraum zu lernen.

Das laserinduzierte Partikelaufpralltest-Array – das Laser verwendet, um winzige Partikel auf Überschall- oder sogar Hyperschallgeschwindigkeit zu beschleunigen und es Forschern ermöglicht, ihre Auswirkungen auf Zielmaterialien abzubilden und zu analysieren – wurde verwendet, um zu demonstrieren, dass das Stoffsystem den Impuls von kleinen Partikeln genau messen kann Teilchen, die sich mit Hunderten von Metern pro Sekunde fortbewegen.

Wissenschaftler testen nun die Empfindlichkeit des akustischen Gewebes für Einschläge von Mikropartikeln mit ähnlicher Kinematik wie bestimmte Arten von Hochgeschwindigkeits-Weltraumstaub. Gleichzeitig legen Forscher die Widerstandsfähigkeit des Fasersensors gegenüber der rauen Umgebung der erdnahen Umlaufbahn auf der Internationalen Raumstation fest.

Für diesen ersten Start schickte das Forschungsteam eine 10 × 10 cm große Probe des Gewebes zur Internationalen Raumstation, wo es an einer Außenwand installiert wurde, die den Strapazen des Weltraums ausgesetzt war. Die Gewebeprobe wird ein Jahr lang im umlaufenden Labor verbleiben, um festzustellen, wie gut diese Materialien die raue Umgebung der erdnahen Umlaufbahn überstehen.

Die weiße Oberfläche der Internationalen Raumstation ist eigentlich ein schützendes Stoffmaterial namens Beta-Tuch, eine mit Teflon imprägnierte Glasfaser, die entwickelt wurde, um Raumfahrzeuge und Raumanzüge vor der Schwere der Elemente mehr als 250 Meilen über der Erdoberfläche zu schützen.

Das Forschungsteam glaubt, dass das akustische Gewebe zu großflächigen Geweben führen könnte, die den Impuls von Mikrometeoroiden und Weltraummüll auf Raumfahrzeugen, die sich mit Kilometern pro Sekunde fortbewegen, genau messen. Die intelligenten Stoffe können auch dazu beitragen, Astronauten durch ihre Druckanzüge einen Tastsinn zu vermitteln, indem sie sensorische Daten von der Außenseite des Anzugs liefern und diese Daten dann auf haptische Aktuatoren auf der Haut des Trägers abbilden.

Wenn die Proben zur Analyse nach dem Flug zur Erde zurückkehren, werden die Forscher nach einem Jahr Temperaturwechsel jede Erosion durch atomaren Sauerstoff, Verfärbungen durch ultraviolette Strahlung und Änderungen der Fasersensorleistung messen.