歐洲在可重用太空技術方面相對於美國和中國仍顯得滯後。其最強大的火箭 Ariane 6 採用的是完全可耗式的設計,但一種新型的自我修復航天材料可能有助於縮小這一差距。瑞士公司 CompPair 與歐洲太空局(ESA)合作,將其自我修復纖維材料改良為適用於太空的版本。該公司的 HealTech 複合材料在加熱時能自我修復,這要歸功於一種在高溫下激活的成分。在 ESA 的 Cassandra 項目下,該公司將測試這種材料,最終可能提升歐洲的太空運輸能力。
Cassandra 項目是 ESA 的一個縮略詞,代表「複合材料自動感知和修復」,它是未來太空運輸創新研究(FIRST!)計劃的一部分。FIRST! 的目標是尋找和測試新材料,以促進歐洲的太空運輸。Cassandra 專注於使用傳感器以及加熱元件,使得複合碳纖維材料能夠自我修復。在太空中,這將使自動航天器能夠延長其使用壽命,因為它們能夠自我修復早期的損壞。
根據 ESA 的一篇文章,複合材料如碳纖維增強聚合物越來越多地被用作航天器材料。這些材料由聚合物基體組成,並用碳或玻璃纖維層進行加固。它們是一種輕量級材料,具有抗腐蝕性,對於太空旅行特別有用。然而,複合材料的一個缺點是它們對損壞非常敏感。材料表面的小裂縫隨著時間的推移可能會加重。這在重複使用的情況下尤其如此,這是可重用航天器所需的。
CompPair 的 HealTech 材料中,修復成分在高溫下啟動。根據 ESA 的說法,這一成分會啟動並重新流動,以修復由衝擊或應力造成的損害。CompPair 團隊為其太空用複合材料創建了一個原型,通過將光纖傳感器網絡整合到 HealTech 的樹脂浸透纖維中。這些傳感器檢測到任何損壞後,會觸發加熱機制。一旦觸發,材料會通過集成的 3D 打印鋁網加熱至 100–140°C(212°F-284°F)。
根據 ESA 的說法,已對不同尺寸的樣本進行測試,尺寸範圍從 20 cm 到 40 cm。這些測試旨在收集有關損傷監測效率、加熱過程以及自我修復的數據。此外,熱沖擊測試使研究人員能夠監測材料在低溫儲罐條件下的反應。接下來,研究人員將把材料調整為更大的形狀,例如完整的低溫燃料儲罐。
ESA 的 Bernard Decotignie 指出,將這項技術應用到系統中將對太空運輸帶來巨大好處,這將幫助發展可重用的太空基礎設施,降低任務成本。他表示,這充分證明了歐洲創新能為太空領域帶來的變革。CompPair 的首席技術官 Robin Trigueira 表示,他對未來航天器和發射器所帶來的自主性和耐用性感到興奮,這將縮短科幻與現實之間的距離。




