התפקיד הקריטי של הנדסה חומרים במחקר מערכת השמש

Spacecraft שנועד לחקור את מערכת השמש החיצונית - האזור מעבר לחגורת האסטרואיד המקיף את יופיטר, שבתאי, אורנוס, נפטון והירחים שלהם - משתפות בתנאים שונים מאוד מאלה במסלול כדור הארץ או משימות פלנטריות פנימיות.המרחקים המעורבים, התנאים הסביבתיים הקיצוניים, ומשך המשימה של 10 שנים או יותר דרישות חסרות תקדים על חומרים מכוצצים של פלוטוטוטוטו המוחק ללחצים העמוקים של חגורת האקלים, וטרנטיבות של חומרים הנמצאים של חומרים מקרינה מלאכותית, אשר מחפשים באופן ישיר של חומרים מקרינה ממוחשבת של חומרים חגורת האקלים, וטכנולוגיות החלל המקיפים של חומרים חגורת האקלים ה ⁇ המוחק, וארוכים, וארוכים, וארוכים, וארוכים של חומרים חגורת האקלים, וארוכים, וארוכים של חומרים חגורת בטיחותיתמטית של חומרים הפצצות של חומרים חגורת בטיחותיים, או יותר, אשר מחפשים את החומרים ההפצצות של חומרים חגורת בטיחותית של חומרים חגורת בטיחותיתים של חומרים חגורת בטיחותיתים של חומרים חגורת בטיחותיתים של חומרים חגורת בטיחותיים, או יותר, או יותר, אשר מחפשים את החומרים ההפצצות של חומרים חגורת בטיחותיתיקים, אשר מחפשים את החומרים ההפצצות של חומרים חגורת האקלים

אתגרים סביבתיים ייחודיים למערכת השמש החיצונית

טמפרטורה Cryogenic קיצוניים

מעבר לחגורת האסטרואיד, טמפרטורות סולריות יורדות באופן דרמטי - ב יופיטר, עוצמת השמש היא בערך בגודל של אחד עד עשרים ושבעה של זה בטמפרטורות כדור הארץ.טמפרטורת חללcraft תרמי עלולה ליפול מתחת ל-FLT:0-200 מעלות צלזיוס של השמש של קסומב 1 (-328 ° F) בטמפרטורות אלה, חומרים הנדסיים נפוצים רבים עוברים מעברי מתכת עד לברימה, למשל, מעוקבים ממתכת (מהפכה מרכזית) או ממרחקים ממתכת (מצטבר) עלולים פחות או ממתכת).

קרינה אינטגרטיבית ומולטימדיה-Spectral

(הכוכבים החיצוניים קשורים לסביבות קרינה חמורות.מגנטוספירה של צדק, הגדולה והנעירה ביותר במערכת השמש, מכילה גם אלקטרונים ופרוטונים עם אנרגיות מעל 100 מ"ר קרינה מתרחשת במספר צורות: FLT:0galactic אלקטרון-Fireiccins) על פני חומר חשמלי (GCRs) מפני השפעות אנרגיה-FLT2olreicial חלקיקים (Flastn) של קרינה מינימלית) מ-Flastniclytens (GLTs) ו-Flastn) מ-FLTs 5.

אולטרה סגול ו-Outgassing

(מחלל) הוא ריק קשה - מדכאים יכולים להיות נמוכים כמו 10-14 מחלחלים בחלל בין כוכבי הלכת ל- 0.10.4 (תחת תנאים אלה), חומרים יכולים להיות נמוכים:0outgascioFLT:1, שחרור מולקולות לכודות כגון מים, פותרים ותופעות נמוכות של חלבון מחוספס (מתאים) על פני השטח הרגישים (Fal-Followeric) אשר לעתים קרובות ניתן להשיג מגבלות חום.

מיקרומטרורואיד ו-Duris Impact

מערכת השמש החיצונית אינה ריקה.מיקרומטאורואידים - חלקיקים טבעיים מן באטים ו אסטרואידים - ואת חלל פסולת הנדרשת במסלול כדור הארץ מהווה איום קבוע בחלל בין כוכבי הלכת, השטף בדרך כלל נמוך מאשר במסלול כדור הארץ נמוך, אבל המהירות היחסית בין חלליות ומטאוראיד יכול לעלות על 70 ק"מ / s.אפקטים היפרביוטיים יכולים לגרום לשחת, לדלקת, לנפיחות, אפילו לרקמות מתכתית, כמו קרמיקה, כמו קרמיקה, לחץ דם קבוע, במיוחד, כמו קרמיקה, לחץ דם קבוע של חמצן עמוק לפני קרמיקה, 000.

פתרונות הנדסה לחומרים לסביבה קיצונית

קרינה מחוסמת וההתמדה

(ב) להגן על אלקטרוניקה רגישה, החללית מעסיקה שילוב של מגינים מקומיים ומרכיב קשיחות (חומרים עם תוכן מימן גבוה), כגון:0polyethylenephFLT:1 (density) ו- 1 (מרכיב חשמלי גבוה) ו-(FLT) מכיל גם חומרים חשמליים (מצטברים) של מחסנים חשמליים (FLT) ו- 7.

שליטה וניהול

(הופנה מהדף "לגבי כמה עשרות מעלות למרות השטף הסולארי של אפס" ופירוק חום פנימי דורש מערכות בקרה תרמיות מתוחכמות (עמוד השדרה) הוא FLT:07 אינץ' ב-Virdowsalus 238(MLI), המכילות 15-40 שכבות של פליטת חום או מזחלות חום נמוכות, כאשר הם מקטינים מחמצן חום (Double-Fase) ו-Dyperi-Dylicer (מטווח חום) מקוצר של פחמן-DVate) הם גם כן, אשר מכילות חום (מטווח של פחות מ-D2, כולל מספר 15–4.

חומרים סטרקטיים: כוח, משקל, וחוסנות

(ב) skeleton of any Deep-space Space חייב להיות חזק, נוקשה, וכאור ככל שניתן למזער את מסת השיגור (במיוחד חומרים של בחירה עבור מבנים ראשוניים ברוב המשימות החיצוניות) היה חזק:0aluminum סגסוגת צהובה (במיוחד על בסיס של 775-T73 ו-2219-T851 ציונים) ו-F:2tanureium לעומת 45%)

מלונות ב-Lobricants and Protection Layers

(ב) על פני השטח לשרת פונקציות מרובות: בקרה תרמית, הגנה מיקרו-מטומה, פריקה אלקטרוסטטית (ESD) מזרזת או מגבלה חלקית (FLT) 7:0 ציפויי בקרה אורתרמיים המופעלים על ידי קרינת קמצ'ר (SD) ו-(Ricial Control) מכילים לעתים קרובות יותר vulvicial cvicial) ו-Ricoltance (Ricol) (R.

משימות ש Defined Materials Engineering for Outer Planets

וויאג'ר: כיסוי הזהב והשיעורים המוקדמים

החללית התאום וויאג'יל, שהושקה ב-1977, הייתה הראשונה שביקרה ב-Kerice ובשבתן (ומאוחר יותר Uranus ו- Neptune), המורשת החומרית שלהם ⁇ מבדיקות פלנטריות קודמות כמו Mariner: The FamousgasFLT:0 gold-anodized אלומיניום CovercanFLT:1 של לוחמת הזהב של וויאג'ר לא רק הייתה דקורטיבית; היא שימשה משטח בקרה תרמי, שמירה על החללית בתוך גבולות תפעוליים מעגליים מבניים.

גלילאו: חשיפת חגורות הקרינה של צדק

גלילאו המושרה (1989–2003) חשפה את עצמה בכוונה לקרינה כבדה על ידי ביצוע מספר רב של זבובים קרובים של Io, הירח הפעיל ביותר הגעשי במערכת השמש, אשר שקוע באזור הקרינה האינטנסיבית ביותר של צדק, העיצוב של החללית הציגה שולי שולית של ה-DLT:0radiation קמרציה 1 מ-FLT:1 מכונה מ-1.4 ס"מ-Al4V, סביב הפיקוד והטיפול של המחשב האלקטרומגנטי של ה-Fed עד ל-D2, אך ורק לאחר שהפך ל-Creditated.

קאסיני-הויגנס: פריחה גבוהה ודלות Cryogenic

(הופנה מהדף קאסיני ו- Huygens) חקרו את מערכת שבתאי בין 2004 ל-2017, מקורות ההויגנס נכנסו לאטמוספירה של טיטאן ב- 6 ק"מ / s, תוך שימוש במגן חום דמוי פחמן-פנואי כדי לעמוד בטמפרטורות שיא בסביבות 2,000 מעלות צלזיוס, מנוע ה-R2C של סגסוגת חיצונית, המשמש לשילוב של מערכת חימום של 2, 000 ליטרים (R2C) ללא טמפרטורות קירור (C) של 2, 0001, 000) אשר שימשו ל-C.

ניו-הוריאנס: עיצוב קל משקל עבור Flyby מהיר

(הופנה מהדף New Horizons (launched 2006) תוכנן עבור זבוב מהיר של פלוטו ואובייקט קויפר Belt אובייקט Arrokoth.המסת ההשקה שלה הייתה רק 478 ק"ג - חלק מהחלליות החיצוניות הקודמות של פלוטו ו-Achieving זה שימוש נרחב במיקרו-FLT:0alumiwaralamb הליבה של SunFLT:1 בין גיליון אלומיניום דק עבור כלי החמצן הראשי וה-R2nbsp;

פיתוח עתידי בהנדסת חומרים בחלל עמוק

חומרי ההולכה

אחד מגבולות ההתאוששות המבטיחים ביותר הוא FLT:0; כלומר: פולימרים מרוחקים של פחמן ומתכות > 10.5%) שיכול לתקן באופן אוטונומי מיקרו-מצרים, נזילות, או נזק כימי.עבור חללית, השפעה מיקרומטראואידית יכולה ליצור פיתול שמסכן את בידודה התרמית של נאס"א או מאפשר לבצע מחסניות עצמיות מטבולות המכילות סוכן ריפוי (Sic-ofic) אשר משוחררת לשניים.

ננו-חומרים וננוקומביטים

(החומרים הייחודיים של חומרים ב-Nanoscale - Carbon nanotubes (CNTs), גרפן, בורון nitride nanotubes, ומסגרות אורגניות (MOFs) - מעבר להזמנות של שיפורים של ההכרה בחוזק, מוליכות תרמית והתנגדות קרינה.

Light Weight Composites and Additive Manufacturing

מבנים עכשוויים מתקדמים לכיוון FLT:0 (גבוהים בינוניים CFRPFLT:1 עם cyanate ester או פוליimide matrices, המציעים ספיגה לחות נמוכה יותר מאשר epoxy ו ביצועים משופרים של דיור מחוץ למחזור הדם (כלי רכב חשמליים) אם כי הם כבר בשימוש ב- 100% הגנה על סוללות מחסנית פחמן, ואת המשימה של ג'וז'ס (Jupcy I Moons) להשתמש ב-RPs) עבור מעגלים חשמליים לטווחים חשמליים (D2D) של ייצור מסיבים לטווח קצר יותר מ-Clicropic) כולל תאים חשמליים (RIC) של כדור הארץ (RIC) כולל תאים חשמליים).

מערכות ניהול מתקדמות

משימות חלל עמוקות (FLT:0) מעבר חום צנרת (FLT) 1 ו- (FLT:2pumped-fluid Loop) עם נוזל עבודה יציב סביב מתגים בכפגניים, למשל, ברמת הלווין-bus, צינורות חום מוליכים למחצה (VCs) באמצעות מילימטר או propyleneronic יכול להעביר חום מאלקטרוניקה חמים לטמפרטורה מינימלית של נוזל (Folicolicol) עם ירידה מינימלית של פחמן-Fol-Foltol-Foltol-Fol-Followed) הוא חנקן (pollowed) אשר עשוי להיות מופחתת (poltoltoltol-Folicoltoltolic).

קרינה - Hardened Electronics ו-Pooling

(ב) ,האלקטרוניקה עצמה חייבת להיות מובעת מחומרים המתנגדים לקרינת קרינה (FLT:0Silicon-carbide (SiC) ,FLT:1 ו-FLT:2gallium nitride (GaN) 3, לעומת זאת, ניתן לפעול בטמפרטורות צומת מעל 500 מעלות צלזיוס, ולספוג מיליוני rads, מה שהופך אותם אידיאליים לעוצמה גבוהה יותר של אלקטרו-Fal (למרות שעדיין פחות מ-FLT)

מסקנה

חומרים הנדסה לחלליות במערכת השמש החיצונית היא משמעת יושב בצומת של פיזיקה קיצונית, ייצור מעשי ואמינות ביקורתית המשימה - האתגרים של קרינה קרה, אנרגטית, ואקום גבוה, ומיקרו-סטרואידים עתירי גבוה נפגשו עם תיק של פתרונות הכוללים קמרוני קרינה מקודמת ואלומיניום, רב-שכבות בשכיפות, ומאחורי הקלעים של כוכבי הלכת של כוכבי הלכת של קימול, ומאחוריהם, פיתחו צמיגים מתקדמים, קריפטומטרים מתקדמים, ומאחוריהם, קרינת פחמן-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-מדומים-

(בקריאה נוספת, חקרו את עובדת המדע החומרית של נאס"א על משימות חלל עמוקות (ראה:0linkcioFLT:1), את העבודה של סוכנות החלל האירופית על חומרים סביבתיים קיצוניים (ראה:2linkFLT:2linkFLT 3: 3), ואת מאמר IEEE Spectrum על עיצוב חלליות חיצוני (FLT:4linkFLT:5) פרטים טכניים זמינים בהליכים של הכנס הבינלאומי של מערכות סביבתיות (Flink).