设计飞行速度达音速五到七倍的高超音速飞行器，材料需既轻薄又能承受极端压力和温度，这一挑战正由安柏瑞德航空大学的研究团队与美国能源部阿贡国家实验室携手攻克。双方正设计一种装置，旨在模拟高超音速飞行中的极端热波动和应力，并与阿贡国家实验室先进光子源(APS)的超高亮度X射线配合，追踪材料在飞行中的变化。
“重现高超音速飞行环境极为复杂，”航空航天工程教授、项目联合首席研究员Seetha Raghavan指出，“影响因素众多，难以全面测试。高焓风洞虽能模拟风速，但能耗巨大且普及有限。”她强调，高超音速飞行意味着高速与快速变化，响应时间至关重要，而升级后的APS系统提供的足够光束通量，是实现所需时间分辨率的关键。
APS目前正处于升级改造尾声，X射线束亮度提升500倍，成为全球最亮的同步辐射X射线装置。拉加万表示，升级后的APS性能增强，对项目至关重要。研究团队计划利用更少能源模拟高超音速条件，并借助APS的X射线获取详细数据。“我们将测试的材料是目前最薄的，升级后的APS能将光束聚焦到足够小，以捕获所需数据。”
APS光束线科学家Victoria Cooley对升级后的X射线束和实验站赞誉有加。“更明亮的X射线让我们能以更高分辨率深入材料内部，绘制极薄样品。同时，安装的速度更快、灵敏度更高的探测器，能捕捉快速发生的化学或晶体结构变化。这两项技术结合，使改变世界的项目成为可能。”
找到能承受高超音速条件且成本不高的材料，是解锁其军用、民用飞机及货运飞行器应用的关键。该项目获美国国防部联合高超音速过渡办公室通过应用高超音速大学联盟提供的140万美元合同支持。安柏瑞德航空大学团队的首席研究员为航空航天工程教授威廉·恩格布洛姆，联合首席研究员为副教授马克·里克利克。
