Содержание
Из каких металлов делают космические корабли?
Космические аппараты и ракеты подвергаются множеству нетипичных для земных условий нагрузок. Поэтому в их конструкции используют различные металлы и сплавы, зачастую обладающие уникальными свойствами, которые в земных условиях маловостребованы.
Алюминий и сплавы на его основе
Чистый алюминий в настоящее время в ракетной технике используется редко. Это связано с недостаточной прочностью материала. Ранее он широко применялся благодаря низкому весу и простоте обработки.
Место чистого металла заняли различные сплавы, например, дюралюмин, который получают путем добавления марганца и меди. Он гораздо прочнее, но из-за повышенной жесткости его нельзя варить, для соединения деталей можно использовать только заклепки. Поэтому его применяют в «сухих» частях ракет, где нет риска протечек.
Для создания топливных баков используют соединение алюминия с литием. Из него производятся баллоны для водорода ракеты «Энергия», использовался он и в «Шаттлах».
В последнее время популярность набирают боралюминиевые композиты. Мягкий алюминий служит в них в качестве связующего звена между прочными волокнами бора.
Стоит отметить, что один з важнейших инструментов в изучени свойств металлов — это потенциостат. Подробнее о его использовании можно почитать здесь — https://ilpa-tech.ru/produktsiya/potentsioastaty-galvanostaty-impedansnaya-spektroskopiya
Железо и сталь
В чистом виде железо в ракетной технике конечно не применяется. На его основе производят специальные высокопрочные стали, состав которых может включать десятки компонентов. Из них производят стенки двигательных отсеков, корпуса ракет и другие части, которые должны выдерживать высокие нагрузки.
Причем толщина их должна быть минимальной, это нужно для снижения общего веса конструкции. Например, стенка разгонного блока Centaur имеет толщину всего 0,127 мм. Она сохраняет свою форму только за счет внутреннего давления топлива, и может смяться даже от собственной тяжести.
Медь
Благодаря рекордной теплопроводности этого металла он нашел применение в качестве внутренней стенки ракетных двигателей. Он принимает на себя тепло от сгорающего топлива и передает его на теплоноситель, что позволяет сохранить целостность устройства.
Другие металлы
Среди популярных в космической отрасли материалов можно встретить:
- Серебро. Используется для пайки камер сгорания.
- Бериллий. Используется для производства некоторых деталей, нуждающихся в повышенной устойчивости к радиации.
- Титан. Сплавы на его основе применяют для изготовления газовых баллонов высокого давления, например, для хранения сжатого гелия.
Титановые сплавы с нужными для космической отрасли свойствами появились относительно недавно. В настоящее время они используются все шире для производства различных деталей техники, предназначенной для длительных космических полетов.
Потенциостат Biologic SP-240 — один из лучших инструментов по изучению и разработке новых металлов для космической промышленности.
Ученые из России создали новый материал для обшивки космических кораблей
https://ria.ru/20180205/1513989377.html
Ученые из России создали новый материал для обшивки космических кораблей
Ученые из России создали новый материал для обшивки космических кораблей — РИА Новости, 05.02.2018
Ученые из России создали новый материал для обшивки космических кораблей
Химики из Санкт-Петербурга создали новый материал на базе силикона, который не разрушается при высоких температурах и может послужить одним из ключевых… РИА Новости, 05.02.2018
2018-02-05T12:03
2018-02-05T12:03
2018-02-05T14:14
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/149969/94/1499699406_9:0:2382:1335_1920x0_80_0_0_11809069183db5d9e6f5eb7417f929de.jpg
санкт-петербург
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
2018
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/149969/94/1499699406_306:0:2086:1335_1920x0_80_0_0_59b213a20e75f9ae4e06ca2c5fff64be.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.
7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
открытия — риа наука, санкт-петербург, санкт-петербургский государственный университет
Открытия — РИА Наука, Наука, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет
МОСКВА, 5 фев — РИА Новости. Химики из Санкт-Петербурга создали новый материал на базе силикона, который не разрушается при высоких температурах и может послужить одним из ключевых компонентов для обшивки спутников и космических кораблей, говорится в статье, опубликованной в журнале Catalysis Science and Technology.
21 апреля 2017, 14:13
Российские ученые создали сверхпрочные полимеры, способные заменить металл
«Нам удалось повысить термическую устойчивость силиконового покрытия до 320 градусов Цельсия, что на 120 градусов выше, чем для аналогичных силиконовых материалов, полученных с использованием прежнего катализатора.
Чтобы изменить ситуацию, мы разработали принципиально новый состав катализаторов на основе комплексов иридия», — рассказывает Михаил Кинжалов, химик из Санкт-Петербургского государственного университета, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Первые силиконовые материалы были открыты химиками еще в начале прошлого столетия, однако промышленное применение они нашли относительно недавно, став одним из ключевых элементов различных конструкций, где требуется высокая механическая прочность, химическая инертность и изоляция от воды и электричества.
Сегодня полимерные материалы из силикона можно найти практически повсеместно, начиная с герметика для машин и заканчивая кухонной утварью, однако у всех них есть один общий недостаток — они легко разрушаются и деформируются при нагреве даже до относительно небольших температур. Это не позволяет использовать подобные материалы для защиты корпусов кораблей, космических зондов и самолетов от коррозии и прочих разрушающих факторов.
Российские химики нашли способ ликвидировать этот недостаток силиконовых полимеров, создав новый катализатор, который не только делает силикон более стойким к нагреву, но и повышает удобство работы с ним, пытаясь найти замену платиновым катализаторам, которые обычно используются при синтезе этих веществ.
1 августа 2017, 14:32
Российские ученые объяснили одно из удивительных свойств графена
«При комнатной температуре исходные силиконы находятся в жидком состоянии, а для их отверждения требуется добавка катализатора. В промышленности для этого используют комплексы платины, но они приводят к мгновенному отверждению силикона. Чтобы замедлить этот процесс, нужны дополнительные вещества, однако силиконы все равно получаются с относительно низкой термической устойчивостью», — продолжает ученый.
Как отмечают исследователи, относительно недавно их нидерландские коллеги обнаружили, что схожие реакции могут ускорять соединения иридия, «кузена» платины, заставляя одиночные звенья будущего силикона объединяться при более высоких температурах. Эта находка привлекла внимание российских ученых, и они попытались улучшить свойства и скорость работы этих катализаторов.
Меняя структуру органической «обертки», окружающей атомы иридия, химики из Санкт-Петербурга создали несколько разных версий этих веществ, каждое из которых было «настроено» на работу в конкретном диапазоне температур, что позволяет формировать силиконовые полимеры с разными свойствами.
3 февраля 2017, 14:00
Российские ученые создали полимеры, способные заменить авиационные сплавы
Самые удачные версии этого «суперсиликона», добавляют ученые, могут выдерживать очень высокие температуры и прочие нагрузки, которые раньше считались опасными для силиконовых конструкций, что позволяет отливать готовые конструкции из еще горячего полимера до того, как он полностью затвердеет. И то и другое, по словам химиков, позволяет использовать их полимеры в тех областях техники и науки, где раньше подобные вещества никогда не применялись, в том числе в космосе.
Сейчас Кинжалов и его команда работают над созданием новых версий катализаторов на базе других металлов, которые, как надеются химики, будут обладать еще более интересными свойствами, чем иридиевые соединения.
космических кораблей из пластика могут доставить нас на Марс | Smart News
Если кто-то хочет добраться до Марса целым и невредимым, ему нужно решить проблему радиации.
Фото: Mars One
По крайней мере, небольшая группа команд — НАСА, Китайское космическое агентство, SpaceX, Mars One и другие — стремятся отправить людей на Марс в ближайшие несколько десятилетий. Помимо проблем, связанных с доставкой людей на красную планету, высадкой их на поверхность, обеспечением их достаточным количеством еды и воды, чтобы они могли выжить, и не дать им сойти с ума от изоляции, есть еще одно серьезное препятствие: радиация. И не просто жалкое, безобидное излучение, как от вашего мобильного телефона. Космос наполнен галактическими космическими лучами, частицами невероятно высокой энергии, такими как свинец, который движется со скоростью, близкой к скорости света. Галактические космические лучи могут проникнуть сквозь вашу ДНК, разорвав связи и повысив риск развития рака.
Остановить всю эту радиацию — одна из задач для всех, кто хочет отправить людей далеко от Земли, и новое исследование указывает нам на необычный способ сделать это: пластиковые космические корабли.
Прочный и легкий алюминий является предпочтительным материалом для строительства космических кораблей. Но алюминий не так хорош в блокировании излучения. Пластик, с другой стороны, кажется, намного лучше.
Это не совсем новая идея. Еще в 2004 году НАСА писало о том, как пластик можно использовать для защиты исследователей Солнечной системы, разговаривая с ученым НАСА Фрэнком Кучиноттой, который работает над проектом Космическое радиационное здоровье:
Пластмассы богаты водородом — элементом, который хорошо поглощает космические лучи», — объясняет Кучинотта. Например, полиэтилен, из которого сделаны мешки для мусора, поглощает на 20% больше космических лучей, чем алюминий. Форма армированного полиэтилена, разработанная в Центре космических полетов им. Маршалла, в 10 раз прочнее алюминия и к тому же легче. Это могло бы стать предпочтительным материалом для строительства космических кораблей, если бы его можно было сделать достаточно дешево. «Даже если мы не будем строить весь космический корабль из пластика, — отмечает Кучинотта, — мы все равно могли бы использовать его для защиты ключевых областей, таких как каюты экипажа».
Ведь это уже делается на борту МКС.
Ведь это уже делается на борту МКС.В то время как теоретически уже считалось, что пластик лучше, чем алюминий, для защиты астронавтов на основании лабораторных испытаний, никто никогда не испытывал его с использованием корабля, который полностью подвергается воздействию космических лучей. Вот тут-то и вступает в игру новое исследование, говорит Кэри Цейтлин, руководитель исследования:
Это первое исследование, в котором наблюдения из космоса подтверждают то, что считалось в течение некоторого времени — что пластмассы и другие легкие материалы стоят фунта за фунт. -фунт более эффективен для защиты от космического излучения, чем алюминий. Экранирование не может полностью решить проблему радиационного облучения в глубоком космосе, но существуют явные различия в эффективности различных материалов.
Другие материалы на Smithsonian.com:
После десятилетий мечтаний о колонии на Марсе она наконец может оказаться в пределах досягаемости
Рекомендуемые видео
3 Наиболее распространенные материалы, используемые для ракетных кораблей
Вот три наиболее распространенных материала, используемых для ракетных кораблей.
Когда дело доходит до выбора правильных материалов для создания космического корабля, необходимо учитывать ряд важных факторов.
Например, используемые материалы зависят от их способности противостоять жаре и холоду, веса и прочности материала, потребности в низких температурах в системах жидкого топлива или высоких температурах в секции сгорания.
Все эти критерии имеют большое значение для определения пригодности материала для любого космического корабля.
То же самое относится и к ракетным кораблям. Однако тип материалов, используемых при строительстве ракетных кораблей, может различаться в зависимости от того, на какую часть ракеты идет материал.
Корпус ракеты, например, должен быть легким, чтобы у космического корабля было больше шансов избежать гравитационного притяжения Земли во время запуска без сжигания большого количества топлива.
Купить сейчас — настенный светильник с датчиком движения на солнечной энергии
Основная рама ракеты также должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать нагрев в точке повторного входа в земную поверхность (если ракетный корабль предназначен для повторного входа на земную поверхность).
В целом, такие материалы, как высококачественный алюминий и его композиты (титан, керамика, углерод и углеродные композиты), а также сплавы различных материалов, таких как сталь, кремнеземные волокна и т. д., могут использоваться для строительства ракетных кораблей. .
Каждый из этих материалов играет различную, но важную роль в обеспечении функционирования кораблей.
В этой статье рассматриваются некоторые из наиболее распространенных материалов, используемых для ракетных кораблей, и их особое значение.
С тех пор, как человек начал выходить в космос, алюминий остается неотъемлемым материалом для строительства космических кораблей.
Помимо того, что алюминий является самым распространенным материалом на Земле, он обладает настолько высокой реакционной способностью, что почти никогда не встречается в чистом виде.
Следовательно, алюминий чаще всего обнаруживают в сочетании с другими веществами. 9Алюминий 0046 и его сплавы нашли широкое применение в различных сферах, таких как ракетные корабли, самолеты и другие космические аппараты.
Алюминий по-прежнему является выбором номер один среди космических специалистов для создания самолетов и некоторых других типов космических кораблей.
Это связано с тем, что алюминий может выдерживать экстремальные условия, такие как высокое давление и низкие температуры.
Купить сейчас — XP Pen Artist 24 Pro
Кроме того, это легкий материал, что является основным требованием для любого материала, подходящего для использования в космосе.
Неудивительно, что эксперты НАСА выбирают этот материал.
НАСА рекомендует использовать алюминий в ракетах главным образом из-за его функции теплового покрытия в сочетании с титаном, золотом и никелем для отражения солнечного тепла.
Также используется для защиты от излучения в металлических отражателях.
Металлические отражатели состоят из нескольких материалов, включая алюминий, и их основная роль заключается в поддержании температуры космического предмета, вокруг которого они обернуты.
Титан — востребованный металл в металлургическом машиностроении.
Но даже помимо техники у него есть несколько интересных применений.
Например, в медицине титан является хорошей заменой костей и хрящей.
В ракетных кораблях, реактивных самолетах и самолетах сплавы титана и других металлов используются в качестве заменителей алюминия из-за его прочности, легкости и устойчивости к нагреву и коррозии.
Получите ExpressVPN сейчас
Когда титан сплавляется с алюминием и ванадием, он используется для изготовления брандмауэров, роторов, гидравлических систем, лопаток компрессора, корпуса и других компонентов космических кораблей.
Титановый сплав 6АЛ-4В (титан космического качества) присутствует почти в 50% всех космических аппаратов.
Как и алюминий, титан широко используется в ракетных кораблях из-за его высокого соотношения прочности на растяжение к плотности, устойчивости к коррозии и способности выдерживать высокие температуры в космосе.
Однако, несмотря на широкое использование титана, высокая стоимость материала по сравнению с другими материалами, такими как алюминий, может ограничивать его использование.
Сталь — еще один распространенный материал, используемый при создании ракет, хотя и не так широко, как алюминий и титан. Алюминий примерно в 2,5 раза легче стали, но и сталь примерно в 2,5 раза прочнее.
Сталь — это не просто материал. Начнем с того, что сталь — это сплав, а это означает, что она представляет собой комбинацию железа и других соответствующих материалов, таких как марганец, углерод, сера и иногда хром, никель и титан.
В 60-х годах сталь использовалась в ракетах серии Atlas еще до того, как алюминий и титан стали предпочтительными материалами.
Купить сейчас — женская модная обувь Nike
Нержавеющая сталь содержит больше хрома, чем большинство других видов стали, что делает ее чрезвычайно устойчивой к высоким температурам и коррозии.
Это объясняет, почему он служит собственным теплозащитным экраном, особенно при возвращении на поверхность земли.