عایق حرارتی شاتل فضایی
From Wikipedia, the free encyclopedia
با حرکت شاتل فضایی در سرعتهای بالا در جو پوسته متحمل شدیدترین شارهای حرارتی میشود که باعث گرم شدن ایروترمودینامیکی همهٔ سطوح بیرونی با دمایی نزدیک به دمای سطح خورشید میشود بنابراین برای جلوگیری از آسیب دیدن سازه و حفظ سوخت برودتی، هیدروژن مایع و اکسیژن مایع به یک سازوکار حفاظت حرارتی نیاز دایم.[1]
این 'حفاظت حرارتی' (TPS)(به انگلیسی: Space Shuttle thermal protection system) محفظهای است که از شاتل فضایی در برابر دماهای بالا حدود ۱۶۵۰ درجه سانتیگراد هنگام ورود به اتمسفر و ادامه مسیر محافظت میکند و از سرد و گرم شدن ناگهانی هنگام چرخیدن در مدار مربوطه جلوگیری میکند.[2]
در ابتدا دانشمندان روی مواد سیلیس سخت و فیبر آلومینا تحقیق میکردند ولی دما جو بیش از تحمل این مواد بود.[3]
ضمن ورود شاتل فضایی به جو دمای سطح آن حدوداً به ۱۲۶۰ درجه سانتیگراد میرسد که از دمای ذوب آلومینیوم و آهن بیشتر است و باید از تکنولوژیهایی استفاده کرد که در برابر دما و فشارهای بالا مستحکم، قابل استفاده مجدد، سبک و کم هزینه باشد. امروزه از 'کاشیهای سرامیکی' اطراف بدنه آلومینیومی شاتل استفاده میشود. دمای بعضی نقاط شاتل از ۱۲۵۰ درجه سلسیوس هم بیشتر میشود (مانند نوک شاتل که به دمای ۲۸۰۰ درجه تا ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد نیز میرسد) که در این نقاط از کامپوزیتهای گرافیتی استفاده میکنند. کاشیهای سرامیکی و' کامپوزیتهای گرافیتی' از نوع بازتابنده محسوب میشوند.
در هنگام ورود سفینه فضایی به جو زمین کامپوزیتهای کربنی اکسید میشوند حال آنکه کاشیهای سرامیکی فقط افزایش دما پیدا میکنند و هرگز اتلاف دما در آن دیده نمیشود.
کامپوزیت تقویت شده با کربن که در لبه بال ها(liding edgh) و دماغه شاتل استفاده شده در دمای ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد استحکام خودش را حفظ میکند این ماده در محفظه احتراق موتور اصلی شاتل یعنی موتور RS-25 استفاده شده.
هنگام ورود به جو (re-entry) فلپ بدنه شاتل (body flap) از همه جای شاتل بیشتر داغ میشود و کار این فلپ حفاظت از موتورهای rs-25 است.