ورق استیل در فضا

مقدمه:

ورق استیل یکی از شاهکارهای بشر در استفاده از فلزات و آلیاژها بوده است که توانسته است کیفیت تولید و صنعت را به طور چشمگیری بهبود ببخشد. اگرچه این امر رایج است که ورق استیل در سرتاسر زمین برای کاربردهای بی‌شماری در بخش‌های صنعتی، شهری، تجاری و خانگی استفاده می‌شود، چیزی که ممکن است ندانید این است که این ماده در همه جا راه خود را بسیار فراتر از سیاره آبی دوست داشتنی ما باز کرده است.

در این مقاله، ما به بررسی برخی از راه هایی خواهیم پرداخت که در آنها از ورق استیل برای تسهیل سفر و اکتشاف فضایی استفاده شده است. 

تاریخ فضا:

بهار 1961 سال مهمی برای سفرهای فضایی بود. یوری گاگارین روسی اولین فردی بود که جو زمین را در آوریل همان سال ترک کرد و تنها چند هفته بعد در می 1961 توسط فضانورد آمریکایی آلن شپرد دنبال شد. در هر یک از برنامه های اولیه پرواز فضایی سرنشین دار ناسا، یعنی عطارد، جمینی و آپولو، ورق استیل به شدت در فهرست مواد مورد استفاده برای ساخت فضاپیما قرار داشت.

یکی از ویژگی‌های کلیدی ورق استیل که باعث شد برای استفاده در ماموریت‌ها انتخاب شود، مقاومت قوی آن در برابر دماهای شدید بود که آن را به ویژه برای ساخت سپرهای حرارتی که هم از سفینه و هم از خدمه آن محافظت می‌کرد، مفید می کرد.

تجهیزات فضایی:

آرتمیس I ناسا که به دلیل تاخیر در طوفان یان، برای پرتاب در نوامبر برنامه ریزی شده است، قرار است عصر جدیدی از سفرهای فضایی را آغاز کند. قدرتمندترین موشکی که تا به حال توسط آژانس فضایی ساخته شده است، تعدادی CubeSats را در سفر خود به ماه از جو زمین خارج می کند. یکی از این ماهواره های مینیاتوری، پیشاهنگ سیارک نزدیک زمین (NEA Scout) نام دارد و سیارک های نزدیک به زمین را کاوش خواهد کرد.

اگرچه NEA فقط به اندازه یک جعبه کفش متوسط است، اما توسط یک بادبان خورشیدی به وسعت 86 متر مربع حرکت می کند. بادبان از فیلم CP1 ساخته شده است که دارای پوشش بسیار انعکاسی است که به آن اجازه می دهد با استفاده از باد خورشیدی بدون نیاز به سوخت اضافی حرکت کند. بوم های ساخته شده از ورق استیل باعث می شود که این بادبان ها به درستی مستقر شوند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) که در روز کریسمس سال گذشته پرتاب شد، واضح ترین تصاویری را که تا به حال دیده شده از اعماق فضا ارسال کرده است. آینه اولیه این تلسکوپ پیشگامانه، 6.5 متر قطر دارد و از 18 بخش شش ضلعی ساخته شده از بریلیم ساخته شده است. برای ساخت این آینه، از یک قالب فولادی ضد زنگ استفاده شده است که پودر بریلیم در آن فشرده شده است.

ورق استیل علاوه بر تولید آینه JWST، بزرگترین آینه ای که تاکنون به فضا پرتاب شده است، یک ماده حیاتی در سیستم خنک کننده پیچیده این تلسکوپ است. دو بخش اصلی این سیستم (مجموعه کمپرسور کرایوکولر و مجموعه برج کرایو کولر) با استفاده از لوله های فولادی ضد زنگ با روکش طلا با قطر فقط دو میلی متر به یکدیگر متصل می شوند. بار دیگر، مقاومت استثنایی ورق استیل در برابر درجه حرارت، این ماده را ایده آل می کند، زیرا Cryocooler قادر است تلسکوپ را در دمای 267- درجه سانتیگراد نگه دارد.

مواد مناسب در ساخت تجهیزات فضایی:

نقطه ذوب بالای ورق استیل یک مزیت بزرگ در سفرهای فضایی است. آلومینیوم یا فیبر کربن به دمای عملیاتی 150 درجه سانتیگراد با دوره های کوتاه مدت در حدود 180 تا 200 درجه سانتیگراد محدود می شود، اما منجر به ضعیف شدن مواد می شود. برخی از الیاف کربن می توانند به طور مداوم در دمای 200 درجه سانتیگراد کار کنند، اما این الیاف با کاهش قدرت همراه هستند.

فولادها با کنترل های اتلاف حرارت مناسب می توانند در دماهای بالای 820 تا 870 درجه سانتیگراد عمل کنند. به این ترتیب، یک سیستم نوآورانه ساخته شده از فولاد برای سپر حرارتی Starship استفاده خواهد شد که از سفینه در برابر دمای بالای تجربه شده در هنگام ورود به سیاره ای با جو مانند مریخ یا زمین محافظت می کند.

سپر حرارتی دارای دو لایه فولادی ضد زنگ است که با رشته‌ها به هم متصل شده‌اند و آب بین آنها جریان دارد. قسمت بیرونی دارای سوراخ‌های ریز است که به آب اجازه می‌دهد تا "نشت" کند و دما را از طریق خنک سازی تعرق پایین نگه می‌دارد.

کاهش هزینه سفر به مریخ برای موفقیت کلی پروژه بسیار مهم است و در اینجا ورق استیل بسیار بهتر از رقبای خود عمل می کند. فیبر کربن به ازای هر کیلوگرم 135 دلار هزینه دارد و بیش از یک سوم مواد در طول فرآیند تولید از بین می‌رود، به این معنی که هزینه واقعی حدود 200 دلار در هر کیلوگرم است. مقدار معادل ورق استیل فقط 3 دلار به شما باز می گرداند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی