آزمایش سپر حرارتی استارشیپ با شعله‌افکن

ایلان ماسک (Elon musk)، رئیس و بنیان‌گذار شرکت خصوصی فضایی اسپیس‌ایکس (SpaceX)،  با انتشار یک ویدئو در حساب کاربری توییتر خود تست سپر حرارتی سفینه استارشیپ را تحت دمای ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد با شعله افکن نمایش داد.
این ویدئوی کوتاه نشان می‌دهد که مهندسان اسپیس‌ایکس سپر حرارتی از جنس فولاد ضدزنگ را تحت شعله‌های آتش چند شعله افکن قرار داده‌اند تا استقامت آن را در دمای ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد بیازمایند.
این فیلم تعهد ماسک را به طراحی نوآورانه سفینه‌های جدید نشان می‌دهد.
ماسک اعلام کرد که به‌جای استفاده از فیبر کربن در بدنه از فولاد ضدزنگ و یک تکنولوژی جدید در سپر حرارتی استفاده می‌کند که برنامه‌ریزی برای توسعه سیستم‌های جدید را تسریع می‌کند.

چرا فولاد ضدزنگ؟
طراحی جدید برای بدنه ماهواره‌بر و سفینه مسافری فضایی اسپیس‌ایکس و استفاده از یک بدنه فولادی کاملاً ضدزنگ توجهات را به خود جلب کرده است، چراکه این برای اولین بار در تاریخ فضا است که از چنین ماده‌ای استفاده می‌شود.
ماسک می‌گوید فیبر کربن که ماده‌ای سبک‌وزن و بادوام است و در مدرن‌ترین سفینه‌ها و موشک‌ها استفاده می‌شود، بسیار گران است و برای ما به ازای هر کیلوگرم ۱۳۵ دلار هزینه دارد.
طبق گفته ماسک ۳۵ درصد از این مواد هدر می‌رود، زیرا برش زدن و کار کردن با فیبر کربن بسیار دشوار است، بنابراین مقدار زیادی از آن را نمی‌توان مورداستفاده قرارداد و این موضوع هزینه واقعی آن را برای اسپیس ایکس به حدود ۲۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم می‌رساند.
هزینه ۳ دلاری فولاد ضدزنگ به ازای هر کیلوگرم قطعاً مشوق بزرگی برای استفاده از این ماده است.
ماسک می‌گوید فولاد ضدزنگ سنگین‌تر از فیبر کربن است، اما فولاد ضدزنگ سبک‌تر از تمام فلزات دیگری است که می‌توانند مورداستفاده قرار گیرند و کار کردن با آن آسان‌تر است. همچنین هنگامی‌که آن محتوی کروم-نیکل زیاد باشد در محیط سرد نیز قوی عمل می‌کند، درحالی‌که فلزات دیگر در سرمای شدید شکننده می‌شوند.

توسعه سپر حرارتی جدید
روی آوردن به استفاده از فولاد ضدزنگ به ماسک فرصت داد تا نوع جدیدی از سپر حرارتی را برای استارشیپ طراحی و امتحان کند.
اکثر سپرهای حرارتی از کاشی‌های سرامیکی مخصوص ساخته‌شده‌اند که در طرف بادگیر نصب می‌شوند. ماسک تصمیم گرفته است با چیزی متفاوت به نام “تعرق خنک‌کننده”(transpiration cooling) وارد عمل شود.
طرح ماسک دارای ۲ لایه از فولاد ضدزنگ در سمت بادگیر است که از آب یا سوخت پر می‌شود. سوراخ‌های بسیار ریز روی لایه بیرونی فولاد ضدزنگ، مایع را مانند عرق کردن به بیرون هدایت می‌کند. این کار می‌تواند سپر حرارتی را خنک کند.
ازآنجاکه فولاد ضدزنگ می‌تواند در دمای بالای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد نیز استوار باقی بماند که حدود پنج برابر بیشتر از مقاومت فیبر کربن یا آلومینیوم است، این سپر حرارتی جدید ازلحاظ نظری توانایی فوق‌العاده‌ای دارد.
برای دیدن کارایی ایده ماسک نیاز به آزمایش‌های بیشتری در دمای بالاتر است، بنابراین ما می‌توانیم در آینده منتظر فیلم‌های بیشتری از ماسک و اسپیس‌ایکس باشیم.