سپر دفاعی تخم‌مرغی؛ راهکار پژوهشگران چینی برای نجات فضاپیماها در مدار

در سال ۲۰۰۷، قطعه‌ای زباله فضایی با شدت به پنل رادیاتور شاتل فضایی اندِور برخورد کرد و حفره‌ای شبیه سوراخ گلوله در آن به وجود آورد. برنامه شاتل فضایی در سال ۲۰۱۱ به پایان رسید، اما با افزایش پرتاب منظومه‌های ماهواره‌ای، تلسکوپ‌ها و فضاپیماها به مدار، مشکل زباله‌های فضایی هر روز وخیم‌تر می‌شود. به همین دلیل، دانشمندان چینی ماده آلومینیومی جدیدی با الهام از پوسته تخم‌مرغ طراحی کرده‌اند که به باور آن‌ها می‌تواند محافظت بهتری در برابر زباله‌های فضایی ارائه دهد.

پوسته تخم‌مرغ مدت‌هاست به‌دلیل ویژگی‌های مکانیکی خود مورد توجه دانشمندان قرار دارد. برای مثال، می‌دانیم که برای شکستن یک تخم‌مرغ باید نیروی کافی را به مرکز آن وارد کرد تا پوسته به‌صورت تمیز بشکند، بدون اینکه کاملاً متلاشی شود. در سال ۲۰۱۲، پدرو ریس، مهندس مکانیک دانشگاه MIT، در پژوهشی نشان داد که میان شکل بیضی‌گون تخم‌مرغ و سختی آن ارتباط وجود دارد؛ عاملی مهم برای پیش‌بینی اینکه یک جسم پیش از ترک‌خوردن چه مقدار نیرو را می‌تواند تحمل کند.

مطالعات ریس روی پوست تخم‌مرغ پس از شرکت در یک آزمایش فیزیکی مشهور آغاز شد: راه‌رفتن روی شانه تخم‌مرغ بدون شکستن آن‌ها. او فهمید نکته کلیدی این است که تخم‌مرغ‌ها را به‌گونه‌ای قرار دهید که نوک باریکشان که مقاوم‌ترین بخش در برابر ترک‌خوردگی است، رو به بالا باشد و سپس پاها را با دقت روی جعبه قرار دهید تا وزن بدن روی تمام سطح پخش شود.

بدین ترتیب، فشار بیش از حد به هیچ تخم‌مرغی وارد نمی‌شود. هرچند برای شکستن یک تخم‌مرغ تقریباً ۲۴٫۵ نیوتن نیرو لازم است، میزان نیروی مورد نیاز، به جهت اعمال نیرو و همچنین نحوه توزیع آن روی سطح پوسته بستگی دارد.