宾夕法尼亚州立大学入选NASA小卫星技术合作伙伴计划

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2024年7月1日，宾夕法尼亚州立大学（2024USNews美国大学排名：60）的工程团队被美国国家航空航天局（NASA）选中，成为NASA小卫星技术合作伙伴计划的一部分。该计划旨在推动小型卫星技术的发展，共有8个团队获得了资金支持。宾夕法尼亚州立大学的项目由机械工程副教授亚历山大·拉特纳（Alexander Rattner）领导，团队计划利用镍钛形状记忆合金开发被动自部署散热器技术，以实现热控制。这项技术有望在地球轨道和未来的深空任务中推动小型卫星的应用。

NASA小卫星技术合作伙伴计划2024

NASA的小卫星技术合作伙伴计划（USTP）旨在支持大学基于技术的发展，以推动小型航天器行业的发展。该计划的目标是提升小型卫星（SmallSats）作为创新研究和技术演示平台的能力，为国家的月球和深空探索目标以及高优先级科学贡献。自2013年以来，USTP计划已资助了22个州的36所大学，通过与NASA中心的合作加速了有前景的SmallSat技术的发展。该计划还培养了新一代小型航天器创新者，为工业、NASA和其他政府机构以及国家带来重要好处。

USTP计划的资助金额为每年每个大学团队22.5万美元，为期两年。该计划有助于提升SmallSat创新技术的技术成熟度，许多技术已在亚轨道和轨道平台上得到演示，并成功过渡到工业和/或NASA任务。USTP项目不仅推动了工业和NASA的科学和探索优先事项，还支持了广泛的小型航天器社区，包括学术界和其他政府机构。

被动自部署散热器技术及其应用

被动自部署散热器技术利用形状记忆合金（SMA）实现热控制，这是一种在航空航天领域具有巨大潜力的技术。2020年12月，《航空航天美国》报道了关于形变结构潜力的轨道和风洞测试。美国空军研究实验室的太空结构健康监测项目在2020年完成了地球同步轨道上的实验，重点是辐射效应。中国哈尔滨工业大学验证了柔性太阳能阵列，而德尔夫特理工大学进行了智能航空结构的风洞测试。德克萨斯农工大学和帕拉冈太空发展公司开发了形状记忆合金驱动的散热器原型。佛罗里达中央大学团队在拖船槽中进行了形变测试，美国海军研究办公室资助了这些测试。此外，亚利桑那州立大学研究了航空机身结构，提出了加速设计复杂纳米增强复合材料的新框架。整体而言，这些测试为航空航天领域的发展带来了新的可能性和启示。

亚历山大·拉特纳及其团队的贡献

亚历山大·拉特纳是宾夕法尼亚州立大学机械工程系的副教授，他领导的团队在形状记忆合金的研究和应用方面取得了显著进展。2021年12月7日，宾夕法尼亚州立大学工程学院举办了Bernard M. Gordon Learning Factory展示活动，展示了工程学院各学科的高年级毕业设计课程学生的作品。学生们通过虚拟和实地展示展示了他们为期一个学期的项目成果，项目由学术界、工业界和政府近60个团体赞助。获得第一名最佳项目奖的两个团队分别是“Sustainable Use of Reclaimed Fiber Product from Recycled Paper Manufacturing”和“Variable Blade Angle Pump Impeller”。第二名和第三名最佳项目分别是“3D-Printed Balance Bike”和“Artificial Intelligence & Machine Learning Tuft Data Processing”。此外，还有最佳海报、最佳视频、最佳K-12参与等奖项，以及最佳企业赞助商奖项。活动的获奖项目视频、海报和更多信息可在官网查看。

镍钛形状记忆合金在太空应用中的前景

镍钛形状记忆合金（NiTi SMA）在太空应用中具有广泛的前景。2023年12月13日，npj Computational Materials 发表了一篇题为《A physics informed bayesian optimization approach for material design: application to NiTi shape memory alloys》的文章。文章介绍了一种物理信息引导的贝叶斯优化（BO）方法，用于材料设计，特别是应用于镍钛（NiTi）形状记忆合金的设计。贝叶斯优化因其在数据稀缺情况下的高效性，近年来在材料设计中获得了广泛关注。然而，传统的BO框架主要依赖于输入输出数据的统计信息，假设目标函数是黑箱的。实际上，设计者通常对材料系统的物理规律有一定了解，使得目标函数并非完全黑箱。本文提出了一种物理信息引导的BO方法，通过整合物理信息和统计信息，提高决策效率和数据利用率。研究展示了该方法在NiTi形状记忆合金设计中的应用，优化了加工参数以最大化相变温度。研究结果表明，物理信息引导的BO方法在决策效率和数据利用率方面显著优于传统的黑箱BO方法。

结论

宾夕法尼亚州立大学工程团队在NASA小卫星技术合作伙伴计划中的入选，标志着该校在小型卫星技术领域的领先地位。通过利用镍钛形状记忆合金开发被动自部署散热器技术，团队有望在地球轨道和未来的深空任务中推动小型卫星的应用。NASA的小卫星技术合作伙伴计划不仅为大学提供了资金支持，还为小型航天器行业的发展注入了新的活力。亚历山大·拉特纳及其团队的研究和创新，不仅为宾夕法尼亚州立大学赢得了荣誉，也为整个航空航天领域带来了新的可能性。镍钛形状记忆合金在太空应用中的前景广阔，未来有望在更多的航天任务中得到应用和推广。