美国国家航空航天局 (NASA) 正在测试革命性的形状记忆合金 (SMA) 弹簧轮胎，旨在应对火星上崎岖的地形，太空探索方面正取得激动人心的进展。

这些创新轮胎由美国宇航局格伦研究中心与固特异公司合作开发，与传统金属不同，它们可以承受极端变形并恢复原始形状。

探索火星：移动性的挑战

几个世纪以来，火星一直让科学家和探险家们着迷。作为距离太阳第四近的行星，火星看起来就像一片辽阔、荒芜的红色沙漠，地形崎岖、充满挑战。尽管已向火星发射了多个探测器，但美国国家航空航天局（NASA）目前仅探索了其表面约1%的区域。为了筹备未来的人类和机器人探测任务，NASA最近在模拟火星地形上进行了广泛的火星车测试。测试中重点展示了一项突破性的形状记忆合金（SMA）弹簧轮胎技术，该技术由NASA克利夫兰格伦研究中心与固特异轮胎橡胶公司联合开发。

漫游车——专为探索行星和月球表面而设计的移动机器人——需要配备高度耐用的轮胎，以便在其所处环境中有效行驶。火星崎岖不平的地貌对行动能力提出了重大挑战，因此，坚固且灵活的轮胎对于成功探索至关重要。形状记忆合金（SMA）弹簧轮胎为解决这些挑战提供了颇有前景的方案。

什么是形状记忆合金？

形状记忆合金是一种特殊的金属，能够在弯曲、拉伸、加热或冷却后恢复到原来的形状。虽然美国国家航空航天局（NASA）几十年来已将这项技术应用于各个领域，但将其应用于火星车轮胎仍是一个相对较新且令人兴奋的发展

“在 NASA 格伦研究中心，我们是全球领先的机构之一，致力于研究和理解如何改变合金成分、如何改变材料加工过程，以及如何对这些系统进行建模，以便我们能够控制和稳定其行为，从而使其能够真正应用于实际场景，”NASA 格伦研究中心材料研究工程师 Santo Padula II 博士说道。

帕杜拉（Padula）和他的团队已经对SMA的几种应用进行了测试，但他对于轮胎可能性的顿悟却源于一次偶遇。

偶遇激发创新

会议结束后，帕杜拉偶遇了美国国家航空航天局格伦研究中心的机械工程师科林·克雷格，他们已多年未见。克雷格借此机会向他介绍了自己在国家航空航天局格伦研究中心模拟月球行动（SLOPE）实验室的工作，该实验室可以模拟月球和火星表面，帮助科学家测试探测车的性能。克雷格把帕杜拉带到了实验室，帕杜拉一眼就看到了弹簧轮胎。当时，这些轮胎是由钢制成的。

帕杜拉说：“我一看到轮胎，就说，你们在塑化方面不是有问题吗？”塑化是指金属发生不可逆转的变形，可能导致部件损坏或失效。

“科林告诉我，‘这是我们唯一解决不了的问题。’”帕杜拉继续说道，“我说，我有解决办法。我正在开发一种新合金，能够解决这个问题。SMA轮胎就是这样诞生的。”

镍钛形状记忆合金：游戏规则的改变者

从此，帕杜拉、克雷格及其团队携手合作，利用一种颠覆性的材料——镍钛形状记忆合金，对 NASA 现有的弹簧轮胎进行了改良。这种金属即使受到极端压力也能发生形变，能让轮胎在受到猛烈撞击后仍能恢复原始形状，这是传统金属制成的弹簧轮胎所无法做到的。

自那之后，相关研究层出不穷。2024 年秋季，美国国家航空航天局（NASA）格伦研究中心的团队前往位于英国斯蒂夫尼奇的空中客车防务与航天公司，测试 NASA 创新的形状记忆合金（SMA）弹簧轮胎。测试在空客火星场进行，该场地是一个封闭设施，专为模拟火星地形的恶劣条件而建。

克雷格（Creager）说：“我们和团队一起外出，带上了运动追踪系统，在上坡和下坡分别进行了不同的测试”。“我们在岩石和沙地上进行了大量横向坡度测试，测试的重点是了解稳定性，因为这是我们之前从未测试过的。”

测试结果与性能分析

测试期间，研究人员监测了探测车车轮驶过岩石的情况，密切关注轮胎胎面的位移程度、任何损坏情况以及下坡滑动情况。研究小组预料到会出现滑动和位移，但程度非常轻微，测试达到了所有预期。研究人员还了解了轮胎的稳定性、机动性和越石能力。

随着美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration）继续推进深空探测系统，该局的舱外活动和人类表面机动性项目聘请帕杜拉（Padula）研究更多方法来改善形状记忆合金的性能，以供未来的火星车轮胎和其他潜在用途（包括月球环境）使用。

帕杜拉说：“我的目标是提高形状记忆合金在轮胎等应用中的工作温度范围，并研究将这些材料应用于栖息地保护。”“我们需要适用于极端环境的新材料，这些材料能够为月球上发生的微陨石撞击提供能量吸收功能，从而使大量宇航员和科学家能够在月球和火星上的栖息地结构中开展工作。”

研究人员表示，记忆合金弹簧轮胎仅仅是个开始。