說到火箭，鐘形發動機是常態，但它們並非效率最高的形狀。工程師之所以依賴這種設計，只是因為它避免了一種更高效發動機面臨過的過熱風險。如今，三名17歲少年重新設計了更高效的"氣動塞式"發動機的噴嘴，使其能更好地管理熱量。
Devin Wanchoo、Michael Obeng和Mazon Ben Chouikha就讀於維吉尼亞州馬納薩斯創新公園的州長學校。他們的工作始於一項課堂作業。Michael說，他們"想在航空航天領域做些事情"，涉及仿生學，"然後我們想做些前所未有的事情"。
這些年輕工程師在研究中了解到，鐘形火箭發動機越往高處飛，推力就越弱。數十年來，工程師們一直在試驗一種能避免此局限的替代方案：氣動塞式發動機。可惜這種設計也有自身的大問題——超高溫廢氣直接衝擊在塞體結構上。最終這些熱量可能"導致塞體在熱應力下熔化和開裂"，Devin說。
他們的工作贏得了2026年再生元國際科學與工程大獎賽(ISEF)的入場券。來自65個國家或地區的1725名學生參加了第76屆ISEF。
在火箭升空過程中，高大氣壓力最初將廢氣壓縮成柱狀。但隨著火箭攀升，氣壓減弱，廢氣開始向外膨脹擴散。鐘形發動機"可能損失高達30%的效率"，Devin說。氣動塞式發動機的中央塞體引導氣體向下，使其無法擴散。但廢氣的溫度"極其高"，Michael指出，塞體尖端承受反覆的熱衝擊。氣體沿塞體回流，這有助於維持氣流穩定，但也會增加熱量。Devin指出，讓這種發動機保持強勁排氣流的機制，"正是導致塞體嚴重受熱的原因"。
為應對這一難題，三人組向大自然尋求靈感。生物進化出了各種冷卻自身的方式。團隊研究了植物葉脈、昆蟲外骨骼、鯊魚組織等。他們創建了一個名為ICARUS的機器學習算法，用其來測試仿生冷卻策略。Devin說ICARUS"可能是我們項目中最創新的部分"，它是一個熱驅動版本的簡化工具，類似於航空航天業使用的工具，而且不止於測試想法，"我們把它建在機器學習層上，能夠建議應該嘗試的塞體形狀"。
幾位年輕工程師從自然啟發的形狀出發，然後用ICARUS優化這些設計。例如Mazon說，團隊可能提出某種表面圖案，然後ICARUS"可能改變其寬度或深度"以優化耐熱性。這一方法奏效了。"我們能夠將溫度和熱通量降低最多40%，"Devin說。
人體皮膚啟發了他們最成功的設計。皮膚上的毛孔釋放汗液，汗液蒸發時會帶走熱量。模仿這一機制幫助"排出推進劑來對抗熱量攀升"，Devin說。
團隊利用從ICARUS學到的知識，3D列印了六個最有前景設計的模型。他們將模型放在熱風槍下，測量每個模型達到90攝氏度和110攝氏度所需的時間，以及模型開始變形的溫度。然後他們用銅製造了表現最佳模型的實物原型。在最後測試階段，他們成為首批對此類發動機進行冷流測試的高中生。Devin解釋說，冷流測試"就是測試你的發動機能否正常加壓，確保推進劑在流動"。
