隨著 NASA 著眼於探索月球、火星及更遠的深空，研究人員必須開發能夠承受太空及其他行星及其衛星上極端溫度的材料。在極寒條件下，橡膠會像玻璃一樣碎裂，電路板可能失效，電氣連接也會凍結並斷裂。
深入了解材料如何應對這些極端溫度至關重要——尤其當 NASA 計畫在月球南極建立月球基地時，該基地的地表溫度在白天炙熱難耐，夜晚則酷寒刺骨，溫差劇烈。研究人員開發了一種突破性的方法，用於測試材料在太空極寒環境下的表現。NASA 葛倫研究中心的工程師發明了「月球環境結構測試架」（Lunar Environment Structural Test Rig，簡稱 LESTR），這是一種能夠在低至 40K（約攝氏零下 235 度或華氏零下 388 度）的溫度下測試材料、電子設備及其他飛行硬體的機器。
LESTR 的技術負責人 Ariel Dimston 表示：「正如沒有建築物在不知道建築材料確切行為的情況下建造一樣，沒有太空任務能在不知道內部材料行為的基礎上完成穩健的結構設計。」
傳統上，NASA 使用一種涉及超低溫液體（稱為低溫流體）的過程來測試材料對極端寒冷的反應。這些液體，如氮氣、氫氣和氦氣，是地球上最冷的物質之一，並儲存在專用儲罐中。工程師在測試中使用它們來冷卻材料並收集數據，以了解其性能。
Dimston 說：「LESTR 的特別之處在於，整個測試架在完全乾燥的真空環境中運行：沒有液態氮、沒有液態氦、沒有任何液體。這是第一個擺脫了低溫流體所有挑戰的機械測試架。」
LESTR 採用一種新方法，使用一種稱為低溫冷卻器的高功率冰箱來移除熱量，完全不使用任何液體。這在機械測試行業內創造了第一個「乾燥」的低溫測試環境。Dimston 表示，這種新型測試架比傳統方法更安全、更經濟，並能讓科學家在更廣泛的溫度範圍內測試材料。
Dimston 補充說：「拋棄了液態低溫流體後，您就不再需要特殊的處理設備，例如保溫瓶、濕式加熱器或閥門。您也不再需要氧氣置換感測器和其他安全系統，因為它們不再需要，從而節省了時間、複雜性和成本。」
Dimston 和他的團隊正與 NASA 的計畫和項目合作，利用這種新設備對材料進行嚴格測試。該團隊一直在測試可能用於下一代太空衣的紗線，並致力於開發用於探測車輪胎的先進材料，包括一種新的金屬，該金屬在彎曲、拉伸、加熱和冷卻後能夠恢復原狀。這種形狀記憶合金技術可以幫助未來的探測車在月球和火星崎嶇不平的岩石表面行駛，而無需擔心爆胎的風險。
NASA 研究人員花費了兩年多的時間設計和建造了該技術的第一個版本 LESTR 1，目前正在建造其姊妹機 LESTR 2。NASA 與 Fort Wayne Metals 公司合作，將 LESTR 1 送往該公司位於印第安納州韋恩堡的工廠，那裡的專家將利用它來測試適用於月球極端溫度的形狀記憶合金材料。
LESTR 的首席研究員 Dr. Santo Padula II 表示：「我們正在開發一種下一代形狀記憶合金，能夠在低至 40K 的溫度下運行，這是我們用探測車能力所能到達的最寒冷的區域之一。有了這個測試架，我們可以測試形狀記憶合金在月球和火星最寒冷區域的行為。這對我們來說將是意義重大的一天：能夠看到它在如此低的溫度下的特性——這是我們以前從未見過的。」
除了 LESTR，NASA 葛倫研究中心還擁有其他世界一流的地面測試設施，可以模擬太空真空、國際太空站的微重力環境、金星的硫酸高壓鍋，或月球和火星的地形等環境。
葛倫研究中心在先進材料測試和太空低溫流體管理方面處於領先地位，在為未來太空探索開發技術方面發揮著至關重要的作用。
如需了解葛倫研究中心新測試架的更多資訊，請訪問 LESTR 的網頁。