如何用织物监听空间灰尘

本月初，麻省理工学院的一个研究小组向国际空间站发送了各种高科技面料的样品，其中一些带有嵌入式传感器或电子产品。这些样品(目前暂未供电)将在太空环境中暴露一年，以便确定这些材料在低地球轨道恶劣环境中生存的基线。

希望这项工作可能会导致航天器的热毯，从而可以用作撞击微流星体和空间碎片的灵敏探测器。最终，另一个目标是开发新的智能面料，使宇航员可以通过其加压服感觉到触感。

麻省理工学院多学科团队的三名成员，媒体实验室的研究生朱莉安娜·切尔斯顿，化学系的孙雨辰，电子学研究实验室和材料科学与工程系的魏岩与麻省理工学院新闻讨论了该实验的宏伟目标。 。

问：能否描述一下发送到国际空间站的面料样品，以及它们在太空中暴露后希望从中得到哪些信息?

彻斯顿(Cherston)：国际空间站的白色实际上是一种保护性织物材料，称为Beta布，这是一种浸渍聚四氟乙烯的玻璃纤维，旨在保护航天器和太空服免受低地球轨道的恶劣影响。几十年来，尽管在太空资产的外部提供了大面积的房地产，但这些织物仍保持电无源状态。

我们想象将这种飞船的皮肤变成巨大的太空碎片和微型流星撞击传感器。我们与日本航天局JAXA和Space BD合作发送给国际空间站的样本将电荷敏感的人造毛皮(早期概念)和振动敏感的光纤传感器(我们项目的重点)等材料整合到了太空中，弹性面料。所得的织物可用于检测具有科学意义的宇宙尘埃，以及用于检测航天器上的损坏。

很容易假设，由于我们已经将这些材料发送到太空，因此该技术必须非常成熟。实际上，我们正在利用太空环境 来补充我们重要的地面测试工作。所有这些织物传感器在首次太空测试中都将保持供电，而被子样品在站外墙上的总面积为10乘10厘米。

我们的重点是建立其对太空环境的弹性。一年后，这些样本将返回地球进行飞行后分析。经过一年的热循环后，我们将能够测量原子氧腐蚀，紫外线辐射变色以及光纤传感器性能的任何变化。我们也有可能发现微米级微流星体的迹象。我们还已经为目前计划在2021年下半年或2022年初进行的电力部署做准备(最近由ISS国家实验室授予该项目)。到那时，我们将在纤维上附加一层保护涂层，并在太空中进行实际操作。

颜：织物样品包含由ISN资助开发的热拉伸“声学”纤维，能够将机械振动能转化为电能(通过压电效应)。当微型流星体或空间碎片撞击织物时，织物振动，并且“声学”纤维产生电信号。我们在麻省理工学院的研究小组已经开发了20多年的热拉伸多材料纤维。这些声学纤维之所以与众不同，是因为它们对机械振动非常敏感。织物已在地面设施中显示出来，可以检测和测量撞击，而不受空间灰尘在织物表面上的影响。