自我修復的宇宙飛船

不小心割破了手，傷口能夠自我愈合，這并不令人驚訝。科學家們當前正在研制一種用于制造宇宙飛船外殼的新型合成材料，這種材料將具有自我修復的功能。

納米技術與宇宙飛船

在未來20年內，利用納米技術的新興產業將會大大改變我們的生活方式。納米技術包括制造只有幾納米大的微小機器或機器人的技術。一納米只有一米的十億分之一。這些納米機器能夠操控原子，制造原子層次的復合材料。由于能進行自我復制，由微小機器或機器人制造的產品價格將非常低廉。

納米機器最大的用途或許是用來修復合成材料，當材料出現細微裂縫時，納米機器能通過吸收周圍的分子對裂縫進行修補。如果由新型合成材料制成的宇宙飛船的外殼出現了裂縫，被釋放出去的納米機器人就會通過收集宇宙飛船周圍的分子來修補裂縫。

科學家們在運用納米技術之前必須學會如何操控原子。接下來的挑戰就是如何為這些納米機器人編制程序，以便讓它們執行特殊任務。

能自我修復的材料

宇宙飛船殼體的損壞常常起源于殼體表面出現的肉眼看不見的微小裂縫。這些細小裂縫還常常隱匿于材料外表下面，因此發現它們就更加困難了。這些肉眼看不見的裂縫一旦形成就會越裂越大，直到材料撕裂。要想阻止這些細小裂縫繼續擴大，科學家們就必須使用能覺察傷口并能立即進行自我修復的新型材料。這種自我修復能力能大大延長宇宙飛船的壽命。目前，科學家們已研究出3種新型自我愈合材料：

●合成材料： 這是一種由多種材料合成的新物質，成分較為復雜。

●膠囊式愈合劑：這是一種能黏合合成材料細微裂紋的膠水。這種膠水被密封在遍布整個合成材料的微小氣泡中，每立方英寸合成材料中大約有100～200個氣泡膠囊。

●催化劑：為了迅速聚合，愈合劑必須與催化劑結合在一起使用。催化劑與愈合劑在發揮作用之前必須保持相互隔絕的狀態，直到裂縫出現需要它們進行修復時。

當合成材料出現細微裂縫后，縫隙會漸漸延伸和擴展，不斷擴大的裂縫將會撕裂微型膠囊，這樣，愈合劑就被釋放出來。愈合劑順著裂縫流出去，最終會不可避免地與催化劑匯合在一起，從而進入聚合過程。聚合過程將會把裂縫黏合在一起。自我修復合成材料在進行自我修復后能達到原來強度的75％。

這種可自我修復的合成材料的市場前景可能遠遠超出了宇宙飛船的使用范圍。國防工程、沿海石油勘探、電子、生物醫學等產業每年對這種合成材料的需求量可達2 000多萬噸。自我愈合材料還將會應用于我們的日常生活中，像聚合合成材料電路板、人造關節、橋梁支撐物和網球球拍等都適合使用這種材料。

電子系統的自我修復

在遠距離太空旅行中，維護飛船上的計算機和電子系統的安全與維護飛船外殼的安全同樣重要。目前，美國航天局正在研制一種具有自我修復能力的新型飛行系統。它能夠監測電子系統，并能在故障剛發生時糾正系統錯誤。這種可自我修復的飛行系統將首先用于飛機上，然后再用于宇宙飛船上。

根據美國航天局航空安全計劃，研究人員正在研制這種自我修復計算機系統。這種能對操作系統故障進行維修和控制的系統能夠在故障發展成不可挽回的事故之前察覺，并阻止事故的發生。計算機安全管理系統將會監測至關重要的部件，阻止并減少事故的發生，提高飛行人員處理故障的能力，減少故障發生時飛行員的工作量。控制故障管理系統包括新型探測和預警裝置、顯示板、飛行員提示和指導裝置，以及當故障發生時阻止事故擴大的控制方法等。這種系統既可用在飛機上，也能用在太空船上。

在不遠的將來，我們將會乘宇宙飛船到太陽系的邊緣，甚至更遠的地方去旅行。因此太空船的安全性能就成為我們最關心的問題。未來的太空船必須具有能夠自動檢查，并能對潛在的問題及時做出反應的能力。