据美国科技媒体Ars Technica 9月8日报道,中国科学家受蛋壳结构启发,研制出一种新型铝材料,有望为航天器提供更好的空间碎片防护。相关研究已发表在《应用物理杂志》上。

报道称,太空碎片问题正日益严重。2007年,一块碎片曾在美国奋进号航天飞机的散热器面板上击穿一个弹孔状破洞。尽管航天飞机机队已于2011年退役,但随着卫星星座、望远镜和各类航天器发射数量不断增加,轨道上的碎片数量也在持续上升。

为此,中国科学家模仿蛋壳设计了一种新型铝材料。论文作者认为,这种材料能够增强航天器抵御碎片撞击的能力。

蛋壳的力学特性长期以来吸引着科学家。要敲开一颗鸡蛋,通常只需在蛋壳中央施加恰到好处的力,就能产生干净的裂口,而不会把整个蛋壳完全弄碎。2012年,麻省理工学院机械工程师佩德罗·赖斯参与的一项研究揭示了鸡蛋的卵形几何与其刚度之间的关联。刚度与强度相关但不同,是预测物体在破裂前能承受多大外力的重要因素。赖斯的研究灵感来自一个经典的物理演示:人走在装有鸡蛋的纸盒上而不踩碎鸡蛋。关键是把鸡蛋较尖的一端朝上排布,小心摆放双脚让体重均匀分散,避免单个鸡蛋负荷过载。这一演示表明,力的方向和分布对蛋壳能否保持完整至关重要。

报道还提到,压碎一颗鸡蛋大约需要5.5磅(约2.5千克)的力,但这一数值会随施力方向和蛋壳表面受力分布而变化。