宇航局奖学金助力博士生开发空间结构复合材料

二年级研究生安德里亚·霍伊从小就和父亲在自家后院设计和建造项目。她还喜欢和家人一起观赏夜空。小时候，她想成为一名宇航员。因此，这位对航空航天工程研究充满热情的年轻女孩最近获得了国家航空航天局(NASA) 今年颁发给全美大学生的 60 个奖项之一，这也就不足为奇了。

当她在高中时第一次开始考虑从事设计事业时，她的父亲建议她从事太空建筑——一个结合了她对科学和设计的热爱的领域——“然后她就一拍即合了，”她说。这些兴趣让她第一次进入了大学建筑学院，并于 2023 年获得了建筑学学士学位。

从 SOURCE 开始

现在，Hoe是助理教授王叶青在工程与计算机科学学院(ECS)复合材料实验室的研究生助理。她于 2022 年春季首次联系王，谈到了她对月球风化层(月球上发现的干燥、松散的土壤)研究的兴趣。王鼓励她向雪城大学本科生研究与创意参与办公室(SOURCE)申请本科生研究资助。她获得了资助，并在王的赞助下，于当年夏天开始在他的实验室工作。

何女士完成本科学位后，王女士鼓励她到 ECS 继续攻读研究生，先攻读机械和航空航天工程专业的硕士学位。这让她能够继续从事月球风化层复合材料的研究。

王说，基于她出色的学习成绩和出色的研究经验，他为她提供了一个研究生助理职位，该职位涵盖学费、生活费和保险。该职位由雪城大学卓越中心执行主任兼机械和航空航天工程教授张延森共同赞助。除了研究月球风化层复合材料外，何还与张和王合作开发用于空气净化应用的金属有机框架材料和设备。2023 年秋季，王鼓励何申请攻读博士学位。

宇航局的奖项颁发给了 Hoe 的提案，即“月球风化层复合材料与碳纳米管在太空居住中的应用”，Wang 担任首席研究员。Wang 表示，这项认可使她获得了宇航局空间技术研究生研究员的荣誉称号。

压缩测试

在她的研究中，Hoe 使用尿素和碳纳米管添加剂，并用酸性溶液将它们整合到月球风化层材料中，然后压缩由这些物质形成的复合圆柱体，以测试不同成分对其强度的影响。月球风化层和尿素可以在太空现场获取，这一因素大大减少了将这些材料从地球运输到太空所需的有效载荷。

很快，Hoe 将增加实验，研究月球冻融循环对复合材料的影响，并测试机械强度以评估制造能力。最终，她希望找到复合材料的最佳配方，这种配方足够坚固且可远程混合，以便可以通过 3D 打印机挤出形成月球栖息地。Hoe 说，NASA 相信这项技术将允许在外太空建造建筑物，供人类在月球和火星上使用，其马歇尔太空飞行中心正在为此进行风化层研究。她还认为，目前几家公司正在推动太空探索，这将产生对栖息地的需求。

Hoe 已经为这些太空舱设计了一些草图，设想了一些小型、连通的 3D 打印模块。她的想法部分受到仿生学和她与建筑学院助理教授Nina Wilson的合作的启发。仿生学设计从大自然中汲取灵感，例如蚂蚁或蜜蜂建造蜂群的方式。

两种观点

Hoe 相信，她所具备的双重视角和正在培养的专业知识在未来将特别吸引雇主。“我们看到太空结构的建筑方面、工程方面和商业化方面。目前，我们很少看到拥有工程学位的建筑师。这就是我希望融入并满足行业需求的地方——建筑方面考虑人类舒适的设计，工程方面则结合了如何制造结构的实用性。我希望在我完成博士学位时，太空建筑师将有更多机会，而 NASA 绝对是我想要去的地方，”她说。

王说，NASA 的奖项“为我们提供了一个激动人心的机会，让我们与 NASA 的合作伙伴密切合作，研究用于太空居住的复合材料系统。它还认可了我们才华横溢的研究生在月球风化层复合材料方面的开创性研究，并让她能够继续追求研究用于太空居住的材料的梦想。”

突破常规的追求

这位学生研究员一直追求突破常规，她相信动力和坚持不懈会带来回报。她说，她已经习惯了别人认为她的目标可能无法实现，但大多数人对她的研究都持积极态度。

尽管她在本科时就开始在工程实验室进行风化层设计和测试，但 Hoe 承认，从建筑学转向工程学仍然面临挑战。

“从建筑专业转到工程专业是一个艰难的过渡，因为我必须赶上工程学的要求，”她说，但在教授的支持和对工作的热情下，她知道自己的目标是可以实现的。她的三次工程学暑期实习为她提供了学习经验，帮助她了解了在当前行业规范下，她对设计的强烈关注将如何帮助她从事工程工作。

“我能够证明建筑背景在许多项目中都很有用，有时工程团队成员会因为我的贡献而改变他们的看法，”她说。“这就是为什么我鼓励其他人对某件事充满热情，不要放弃自己的梦想，即使其他人不支持。”