音響ファブリックが微小隕石を検知し宇宙塵を採取
研究者たちは、微小な高速宇宙粒子の衝撃を検知できるほど振動に敏感な音響ファブリックを開発しました。地上用途では爆発検知に、将来的には銃声の方向検知用高感度マイクロフォンとしての活用が期待されます。
ファブリックシステムは、熱引き伸ばし製法で作られた振動感受性ファイバーを含み、機械的振動エネルギーを電気エネルギーに変換可能です。微小隕石や宇宙デブリがファブリックに衝突すると、ファブリックが振動し、音響ファイバーが電気信号を生成します。
音響ファイバーは、次世代ファイバーとファブリックを兵士のユニフォームと戦闘装備に構築し、心拍数や呼吸などの生理学的パラメータや、銃声・爆発音などの外部音を検知することを目的としていました。従来の望遠鏡は光で遠方の物体を学びますが、このファブリックは宇宙塵分析で宇宙を学びます。
レーザー誘起粒子衝撃試験アレイ(レーザーで微小粒子を超音速・超超音速に加速し、ターゲット材料への衝撃を撮像・分析)を用いて、ファブリックシステムが数百メートル/秒で飛来する微小粒子の衝撃を正確に測定できることを実証しました。
科学者たちは現在、特定タイプの高速宇宙塵と類似した運動学を持つ微粒子からの衝撃に対する音響ファブリックの感度を試験中です。同時に、国際宇宙ステーション(ISS)での低軌道過酷環境へのファイバーセンサーの耐性をベースライン評価しています。
初回打ち上げでは、研究チームが10×10cmのファブリックサンプルをISSへ送り、外壁に設置しました。サンプルは1年間軌道上に留まり、低軌道の過酷な環境への材料耐性を評価します。
ISSの白い表面は実際にはベータクロスと呼ばれる保護ファブリック材料で、テフロン含浸ガラス繊維製です。これは地表から250マイル以上の宇宙空間で、宇宙船と宇宙服を要素の厳しさから守るよう設計されています。
研究チームは、音響ファブリックがキロメートル/秒で飛来する微小隕石と宇宙デブリの衝撃を正確に測定する大面積ファブリックにつながると考えています。スマートファブリックは、スーツ外部からの感覚データを着用者の皮膚上の触覚アクチュエータにマッピングすることで、加圧スーツを着た宇宙飛行士に触覚を提供することも可能にするかもしれません。
サンプルが地球に帰還し飛行後分析が行われると、研究者たちは原子酸素による侵食、紫外線による変色、1年間の熱サイクル後のファイバーセンサー性能変化を測定します。
センサー
- 3Dプリンティングとロボティクスの融合:スマートファクトリーソリューションの先駆け
- 混合マトリックス・繊維強化複合材の切削課題を克服する
- スマートマニュファクチャリング:定義、メリット、実装
- 油圧システムの革新:インダストリー4.0がスマートマニュファクチャリングを推進する仕組み
- グラフェン技術でCOVID-19を5分以内に高精度検出
- スマートビルディング:健康・ウェルビーイング・生産性を高める統合システム
- SensiCut:材料を正確に識別する高度レーザーカッタープラットフォーム
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