在航天領域，設計與制造技術的進步正不斷推動材料革新，尤其是在壓力容器的開發上。V型壓力容器，無內襯復合材料壓力容器的設計目標，是這一進步的明顯標志。傳統的I至IV類壓力容器雖廣泛采用了金屬材料以確保氣體或液體的安全存儲，但這些容器的重量和成本始終是設計與應用中的關鍵挑戰。與金屬容器相比，采用復合材料的容器在重量和成本方面都顯示出了顯著的優勢，尤其是當取消金屬內襯后，貯箱的重量可以大幅度減輕。研究指出，將復合材料應用于航天運載器的貯箱，可以實現20%至40%的結構減重，這不僅能顯著降低運載火箭的成本，還能增加有效載荷的運載能力。因此，復合材料貯箱的研發和應用，被視為未來航天運載器材料發展的重要方向，預示著航天材料技術的一次重大飛躍，向著更輕、更經濟、更高效的目標邁進。

目前，復合材料壓力容器主要分為兩大類：一是含內襯復合材料壓力容器，二是無內襯復合材料壓力容器，即全復合材料壓力容器。這兩類壓力容器都在國外的航天器上得到過應用研究，具體情況見表。

在探索航天器壓力容器的發展過程中，專家們面臨著材料性能與結構安全之間的復雜挑戰。尤其在含內襯復合材料壓力容器的應用上，歷史經驗表明存在著顯著的技術難點。以X-33碳纖維/環氧樹脂復合材料液氫貯箱為例，1999年的地面試驗揭示了這種設計存在的一個重要問題：內襯層的潛在失效。試驗中，貯箱的外襯層和蜂窩夾心層與內襯層發生分離，導致了試驗的失敗。這一失敗的根本原因在于內襯層復合材料聚合物基體出現了微裂紋。面對這一挑戰，無內襯全復合材料壓力容器的概念應運而生，其旨在通過取消內襯來減輕貯箱的質量，并盡可能避免內襯失效的風險。然而，即便是這種創新設計，微裂紋問題仍然是一個難以克服的技術難題。特別是在全復合材料低溫壓力容器，如球形壓力容器的應用中，這一問題尤為突出。這類容器因其小巧的體積，被認為是實現長期太空探索和生存的關鍵技術。但是，當這些容器用于存儲液氮或液氧等低溫流體時，復合材料層間由于極端溫度條件下熱膨脹系數的差異，容易發生層間剝離，引起微裂紋，進而可能導致泄漏。此外，許多樹脂在低溫條件下會變得更加脆弱，加劇了裂紋問題。雖然像NASA這樣的航天機構已經在月球著陸器等項目中采用了球形設計，但由于上述問題，目前所采用的解決方案依然是質量更重、燃燒效率更低的金屬球體或球形金屬復合材料纏繞壓力容器（COPV）。因此，研制出既輕質又能高效應對極端條件的全復合材料壓力容器，成為了航天器壓力容器制造商和材料科學家共同追求的終極目標，以期在確保安全的同時，提高航天任務的性能和成本效率。

在航天領域，推進劑的有效和安全存儲是實現深空探索和長期太空任務的關鍵。美國Infinite Composites Technologies（ICT）公司最近開發的CryoSphere技術，標志著這一領域的重大突破。作為一家創立于2010年、原名為CleanNG的創新型企業，ICT公司專注于無內襯全復合材料壓力容器的研發和生產，旨在通過先進的材料和制造技術，提供更輕質、成本效益高且環境友好的解決方案。CryoSphere，這種球形無內襯全復合材料低溫壓力容器的研發，解決了傳統金屬或有內襯容器在極端低溫環境下容易出現的微裂紋問題。微裂紋的形成不僅會影響容器的結構完整性，還可能導致貯存的推進劑泄露，增加任務失敗的風險。通過采用先進的復合材料和無內襯設計，CryoSphere能夠在極低溫度下保持良好的機械性能和密封性，為火箭低溫推進劑的安全貯存提供了可靠保證。ICT公司的這一技術突破基于其在復合材料壓力容器領域的深厚積累。公司自成立以來，就一直是通過AS9100D和ISO 9001:2015認證的無內襯復合材料壓力容器制造商，這證明了其在設計、開發和制造高性能貯存系統方面的專業能力和質量控制水平。特別是，公司在2013年獲得的美國俄克拉荷馬州科學技術進步中心（OCAST）資助，為低溫貯箱材料特性和測試提供了重要的研發資金支持，這一研究項目的成功，為CryoSphere的研發奠定了堅實的基礎。此外，ICT公司與美國國家航空航天局（NASA）的合作進一步驗證了其技術的先進性和應用潛力。通過針對月球著陸器的低溫貯箱快速開發項目，ICT展示了其全復合材料低溫貯箱在極端條件下的卓越性能，盡管在初期測試中遇到了挑戰，但公司通過不懈的努力和創新，成功解決了微裂紋問題，展現了復合材料在航天器推進劑貯存領域的巨大潛力。綜上所述，ICT公司的CryoSphere技術不僅是材料科學和航天工程領域的一項重要創新，也為未來的太空探索和可持續性空間運輸提供了新的解決方案。通過優化貯存系統的性能和安全性，該技術有望在推動人類探索宇宙的偉大征程中發揮關鍵作用。

Infinite Composites Technologies（ICT）公司推出的Infinite CPV（iCPV）是一種創新的V型無襯層復合材料壓力容器，采用圓柱形設計。這種設計旨在以最輕的重量滿足對重量極度敏感的應用需求，特別適合需要高性能貯存解決方案的客戶。2020年，這種圓柱形的iCPV壓力容器已成功集成至某次火箭發射任務中，盡管出于保密考慮，具體的應用細節未對外公開。iCPV代表了全復合材料設計的簡化，憑借其優化的性能參數，成為在重量敏感型航天應用中的理想選擇，體現了ICT公司在復合材料壓力容器領域的技術創新和領先地位。

在2019年末，Infinite Composites Technologies（ICT）公司與NASA肯尼迪航天中心建立了合作關系，這一合作涉及提供兩個CryoSpheres球形低溫貯箱用于測試，這些貯箱的尺寸僅為Morpheus著陸器使用的圓柱形貯箱的一半。這一合作項目不僅展示了ICT公司在創新低溫貯存解決方案方面的領先技術，也體現了其產品在性能上的卓越表現。CryoSpheres的測試結果尤為引人注目。這些球形低溫貯箱不僅成功完成了所有預定的熱循環測試，而且在連續的循環測試中通過氦氣檢測，確認未出現微裂紋，這證明了其在極端條件下的可靠性和耐用性。此成果不僅驗證了ICT公司在設計和制造先進低溫貯箱方面的能力，也突顯了其產品在航天應用中的潛力。值得注意的是，盡管還有其他三家供應商參與了這一合同的競爭，但在ICT公司完成測試時，這些競爭對手尚未能夠研發出第一個貯箱原型。這一情況凸顯了ICT公司在技術創新、產品開發速度以及與重要合作伙伴如NASA的緊密合作方面的獨特優勢，進一步鞏固了其在復合材料壓力容器領域的領先地位。

Infinite Composites Technologies (ICT)的發展歷程充分體現了外部資金支持對創新型航天技術企業成長的重要性。特別是，ICT獲得了NASA材料國際空間站實驗（MISSE）計劃的資金支持，該計劃旨在將試驗材料發送至國際空間站（ISS）進行空間環境下的實驗測試。為了滿足這一目標，ICT專門設計并制造了直徑為63.5mm的球形壓力容器，這種特定尺寸的選擇既出于測試的便利性，也因其潛在的應用于機器人氣動系統中。2020年2月，ICT向NASA蘭利高級研究中心交付了5個CryoSphere壓力容器。雖然最初計劃在2020年8月將這些容器通過MISSE計劃發射到國際空間站，但發射最終被推遲到了11月。一旦到達國際空間站，這些CryoSphere容器將被安置在空間站外部，并配備輻射傳感器進行為期約六個月的實驗，以測試材料在地球軌道環境下直接暴露于極端熱量和輻射條件的性能及其公差范圍。這一項目不僅對ICT在材料科學和工程領域的研究有著重要意義，也為航天器材料的開發提供了寶貴的數據，尤其是在提高難加工材料的加工速度、縮短制造周期以及通過增加設計復雜性來提升系統性能等方面。通過這種直接在太空環境中測試材料的方法，ICT能夠更準確地評估其產品的性能，進一步推動其在航天領域的應用和發展。