NASA正在探索一种名为“合金30”(Alloy 30)的金属合金,这种合金在加热时会缩小,这一特性可能对于即将建造的宜居世界天文台(HWO)至关重要。根据NASA的说明,金属在加热时通常会膨胀,这对于太空望远镜来说是一个挑战,因为组件的变形会影响观测精度。为了解决这一问题,NASA已经在詹姆斯·韦伯太空望远镜和计划于2027年发射的南希·葛莉丝·罗曼太空望远镜(Nancy Grace Roman Space Telescope)中使用了能够补偿这些效应的材料。

HWO是NASA在南希·葛莉丝·罗曼太空望远镜之后的下一个太空望远镜项目,将需要更具韧性的材料来完成其目标。观测系外行星的过程相当复杂,因为行星的光线在穿过其大气层或从表面反射时,会受到星光的强烈干扰。为了能够观测到这些微弱的光线,HWO需要达到一个一比十亿的对比率,这意味着其稳定性必须比詹姆斯·韦伯太空望远镜高出1,000倍。

为了实现这一目标,NASA与一家名为ALLVAR的公司合作,研究一种具有负热膨胀(NTE)特性的合金。根据NASA的说法,这种合金在每升高1°C时,1米长的合金会缩小0.003毫米。这使得合金30能够在其他材料膨胀时进行补偿,进而保持稳定性。

初步测试显示,ALLVAR成功地制作了一个安装在钛合金支架上的测试镜子,该支架在加热时会膨胀,而合金30则有效地抵消了这一膨胀,进而保持了镜子的稳定性。此外,测试还显示合金30能够改善被动热开关的性能,并消除温度变化对螺栓接头和红外光学的负面影响。

NASA表示,合金30的应用潜力不仅限于太空任务,该公司开发的垫圈和间隔器目前已在商业上可用,能够在极端温度范围内保持一致的预装荷,适用于太空和地面环境。

(首图来源:Nancy Grace Roman Space Telescope)