استفاده Spacex از استیل ضد زنگ در ساخت راکت مریخ نورد

شاید در دنیا کمتر کسی باشد که نام ایلان ماسک و پروژه‌های هیجان‌انگیزش را نشنیده باشد. ایلان ماسک که در حال حاضر یکی از ثروتمندترین افراد جهان است، بخشی از ثروت خود را به پروژه‌هایی در رابطه ‌با سفر و اکتشاف فضایی اختصاص داده است. یکی از این پروژه‌ها اسپیس ایکس (SpaceX) نام دارد و هدف از آن سفرهای میان‌سیاره‌ای است. نکته قابل‌توجه در این پروژه استفاده از استیل برای ساخت فضاپیما و مریخ‌نورد است؛ اما چه هدفی پشت استفاده SpaceX از استیل وجود دارد؟ برای درک بهتر این مطلب تا انتهای این مطلب از بلاگ استیل رخ همراه ما باشید.

استفاده از استیل در سفینه‌های اسپیس ایکس

پروژه عظیم و متفاوت اسپیس ایکس

سال 2002 و برای اولین‌بار پروژه‌ای تحت عنوان پروژه اسپیس ایکس توسط ایلان ماسک مطرح شد. هدف شروع این پروژه، سفر به مریخ و پیدا کردن منبع حیات و شرایط زندگی در این سیاره بود. این پروژه به فضاپیماها و مریخ‌نوردهای بسیار مختلفی برای تحقق اهداف خود نیاز داشت. یکی از این پروژه‌ها Starship نام دارد که درواقع به‌عنوان یک سیستم پرتاب با قابلیت کامل برای استفاده مجدد با بودجه‌ای اختصاصی برای پروازهای بین سیاره‌ای و مداری است.

اسپیس ایکس شاید به‌خاطر استفاده مجدد در موشک‌های فالکون 9 نیز شهرت بسیار زیادی را کسب کرده است. چیزی که موشک‌های پروژه Starship را منحصربه‌فرد می‌کند، استفاده از تکنولوژی جالب‌توجه برای ساخت بدنه این موشک و تقویت‌کننده فوق سنگین آن است. اسپیس ایکس در ابتدا قرار بود که از فیبر کربن پیشرفته استفاده کند؛ اما بعدها اعلام شد که SpaceX قصد دارد تا از فولادهای ضد زنگ سری 300 برای ساخت بدنه دستگاه‌های خود استفاده کند.

استفاده SpaceX از استیل اولین تلاش برای استفاده از این آلیاژ در یک موشک بعد از تلاش‌های ناموفق در برنامه موشک‌های بالستیک قاره‌پیمای اطلس (ICBM) در دهه 1950 است؛ از این‌رو می‌توان چنین نتیجه گرفت که اسپیس ایکس متوجه شده است که برای سفر بین سیاره‌ای، انتخاب مواد مناسب، عامل بسیار مهمی در موفقیت‌های موشک‌ها برای ورود به مریخ خواهد بود.

کاهش هزینه‌های ساخت به کمک استفاده از استیل

استفاده SpaceX از استنلس استیل، چرا و چطور؟

بدنه استنلس استیل مریخ نورد اسپیس ایکس این سؤال را در ذهن علاقه‌مندان ایجاد کرده است که دلیل استفاده از استنلس استیل یا فولاد ضدزنگ در SpaceX چیست؟ چرا این شرکت از این ماده اولیه برای ساخت استارشیپ خود استفاده کرده است. ازجمله دلایلی که این افراد برای گفته‌های خود می‌آوردند، نبست وزن به استحکام این ماده است. درواقع همین ویژگی باعث شده بود تا بیشتر موشک‌های مدرن از نوعی آلیاژ آلومینیوم استفاده کنند.

این آلیاژ سبک‌تر بوده و ارسال آن به فضا، ارزان‌تر خواهد بود. ایلان ماسک در آخرین سخنرانی خود دلیل استفاده از استیل در مریخ نورد SpaceX را عنوان کرد. هزینه یکی از اصلی‌ترین این دلایل بود. فیبر کربن به‌ازای هر کیلوگرم، 135 دلار قیمت دارد که در این میان 35% از مواد نیز ضایعات خواهند شد؛ از این‌رو می‌توان پی برد که هزینه واقعی فیبر کربن چیزی در حدود 200 دلار برای هر کیلوگرم است.

شاید بپرسید که هزینه استفاده از استیل برای ساخت مریخ‌نوردها چقدر خواهد بود؟ البته پاسخ آن شما را هم به تعجب خواهد انداخت؛ اما یکی از دلایل اصلی استفاده Spacex از استیل، قیمت حدودی 3 تا 6 دلاری هر کیلوگرم استیل برای استفاده از این ماده در ساخت مریخ‌نوردها است. اکنون به‌خوبی متوجه می‌شوید که چرا ایلان ماسک از استیل برای ساخت بدنه مریخ‌نوردهای خود بهره برده است.

 

قابلیت تحمل دماهای بسیار بالا استیل یک مزیت بزرگ است

قابلیت تحمل دما استیل

کل ایده پشت استارشیپ آن است که از این فضاپیما به‌عنوان یک وسیله نقلیه بین سیاره‌ای استفاده شود. این بدان معناست که در هنگام فرود و صعود از اتمسفر سیاره‌ای، فضاپیماها باید چندین و چند بار در معرض دماهای بسیار بالا و پایین قرار بگیرند. اینجا است که استیل به‌خوبی می‌تواند بدرخشد! فولاد ضدزنگ یا استنلس استیل قابلیت تحمل دماهای بسیار زیاد را داشته و می‌توانند تغییرات دمایی مختلفی را تاب بیاورد. این برگ برنده استنلس استیل در مقایسه با سایر فلزات است.

زمانی که سفینه فضایی وارد اتمسفر فوق‌العاده نازک مریخ می‌شود، به نحوی عمل می‌کند تا نیرو مخالف افزایش پیدا کرده و بدین‌ صورت سرعت سفینه در حین سقوط کم شود. این اتفاق باعث ایجاد گرمای وحشتناکی خواهد شد که تنها استیل می‌تواند از پس آن بربیایید؛ ازاین‌رو یکی دیگر از دلایل استفاده SpaceX از استیل تحمل دمایی بسیار عالی این فلز است. هرچند که اسپیس ایکس در نظر دارد تا به کمک یک پمپ متان مایع در زیر پوسته بیرونی سفینه فضایی، باعث هرچه خنک‌تر شدن آن شود.

بدنه مریخ‌نوردهای اسپیس ایکس نیز از استیل ساخته شده‌اند

مالکون؛ سفینه فضایی بزرگ اسپیس ایکس ساخته‌شده از مواد مناسب

نقطه ذوب بالای استیل یک مزیت بزرگ در سفرهای فضایی به شمار می‌رود. آلومینیوم یا فیبر کربن تنها می‌توانند دمای عملیاتی 150 درجه سانتی‌گراد و در دوره‌های کوتاه‌مدت 180 تا 200 درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند. بااینکه برخی از الیاف کربن قادر خواهند بود تا به‌صورت مداوم در دمای 200 درجه سانتی‌گراد کار کنند؛ اما این الیاف در این شرایط با کاهش استحکام همراه خواهند شد. این در حالی است که بدنه استیل مریخ نورد می‌تواند دماهای فوق‌العاده‌ بالایی را تحمل کند.

استیل می‌تواند به‌خوبی حرارت دریافتی را در فضای اطراف خود پخش کند؛ ازاین‌رو با هر بار حرارت دیدن، به‌سرعت خنک شده و به همین دلیل می‌تواند دماهای بالای 820 تا 870 درجه سانتی‌گراد را تحمل کند؛ اما جالب است بدانید که سفینه فضایی استارشیپ از یک سیستم نوآورانه ساخته‌شد‌ه‌اند و از سپر حرارتی استنلس استیل استفاده می‌کند. این سپر حرارتی می‌تواند دماهای بالاتری را در هنگام ورود به سیاره‌ای با جوی همانند جو مریخ یا زمین تاب آورد.

سپر حرارتی دارای دولایه استیل ضدزنگ است که با رشته‌هایی به هم متصل شده‌اند. در بین این رشته‌ها جریان آب به انتقال حرارت و خنک سازی کمک می‌کند. قسمت بیرونی یک سری سوراخ‌های بسیار ریزی دارد که به آب اجازه ریزش را می‌دهد؛ از این‌رو دما را از طریق تبخیر اب پایین می‌رود. این سیستم بسیار شبیه به حالت تعرق بدن انسان است. استفاده SpaceX از استیل و سپر حرارتی، به آن‌ها اجازه می‌دهد تا پس‌ازاین، سفرهای بین سیاره را راحت‌تر انجام دهند.

نسبت وزن به استحکام استیل

همان‌طور که عنوان شد، بسیاری از منتقدان استفاده SpaceX از استیل را به دلیل نسبت وزن به استحکام استیل یکی از دلایلی می‌‌دانند که شاید بعدها باعث عدم موفقیت این پروژه شود. این حرف کاملاً منطقی خواهد بود. هنگام پرتاب یک سفینه فضایی به خارج از جو زمین، وزن نقش حیاتی خواهد داشت. گرم به گرم وزن اجزای سفینه فضایی باید در نظر گرفته شده و در محاسبات منظور شود.

ازاین‌رو تا جایی که امکان دارد، وزن سفینه فضایی باید کاهش پیدا کند. این در حالی است که استفاده از استیل در ساخت بدنه این فضاپیماها باعث هرچه سنگین‌تر شدن آن‌ها شده است. در پاسخ به منتقدان باید اشاره کرد که این تنها یک طرف ماجرا است. از طرف دیگر، استیل دارای مزایای منحصربه‌فردی است که در هیچ آلیاژ یا ماده دیگری نمی‌توان آن‌ها را پیدا کرد. این مزایا و ویژگی‌ها باعث شده استیل همچنان یکی از اصلی‌ترین انتخاب‌ها برای ساخت استارشیپ در نظر گرفته شود.

بیشتر بخوانید: سایبرتراک، خودروی آینده با بدنه‌ای از استنلس استیل

استفاده از استیل در ساخت سفینه فضایی مزایای زیادی دارد

مزایا و ویژگی‌های استیل در ساخت استارشیپ

برای درک دلیل استفاده SpaceX از استیل، کافی است تا برای یک‌لحظه فضای نامتناهی را در ذهن خود متصور شوید. در این فضای تاریک و بیکران، دمای هوا به چیزی در حدود 270 درجه زیر صفر خواهد رسید! دمایی که شاید کمتر ماده‌ای می‌تواند آن را تحمل کند. عناصر و آلیاژهای مختلف در چنین دمایی بسیار شکننده می‌شوند و با هر تنشی از هم می‌پاشند. این در حالی است که استحکام استیل در دماهای برودتی تا 50% افزایش پیدا می‌کند.

در ساخت استیل از عناصر مختلفی استفاده می‌شود که هرکدام از آن‌ها ویژگی‌های منحصربه‌فردی به استنلس استیل یا فولاد ضدزنگ خواهند بخشید. دو عنصر بسیار مهم و حیاتی در این آلیاژ کروم و نیکل هستند. وجود کروم و نیکل در استیل باعث شده تا این آلیاژ در دماهای بسیار پایین نیز شکننده نشود؛ همچنین برای یک موشک بین سیاره‌ای، شکل‌پذیری بالا، چقرمگی زیاد، تاب آوری دماهای بالا و احتمال شکستگی بسیار کم در محیط‌های برودتی، بسیار حیاتی خواهد بود.

تمامی این ویژگی‌ها در کنار یکدیگر باعث می‌شود که برای استفاده از استیل به‌عنوان ماده اولیه در ساخت استارشیپ، مواد کمتر و درنتیجه وزن کمتری نیاز باشد؛ پس حتی درزمینه وزن نیز استفاده از استیل SpaceX کاملاً عقلانی خواهد بود.

تحمل فشارهای واردشده از جو به کمک استیل‌های پیشرفته

قابلیت استفاده مجدد از استارشیپ

استارشیپ برای استفاده‌های مکرر طراحی شده است. اسپیس ایکس ادعا دارد که این سفینه می‌تواند تنها یک ساعت پس از فرود مجدداً برای پرتاب آماده شود. با در نظر گرفتن این موضوع، تیم‌های مختلفی روی یک آلیاژ جدید استیل با محتوای کروم بالاتر کارکرده‌اند. ولی همین آلیاژ 304L حتی در برابر خوردگی و تخریب مقاومت بالاتری نشان داد و برای استفاده مجدد ایده‌آل تشخیص داده شد.

استفاده پروژه‌های فضایی SpaceX از استیل روزبه‌روز در حال افزایش است و واضح و مبرهن است که مهندسان و سازندگان اسپیس ایکس از مواد مختلفی برای تحقق اهداف خود استفاده می‌کنند. آن‌ها در تلاش هستند تا هرچه سریع‌تر مراحل سفرهای میان‌سیاره‌ای را فراهم کرده و مریخ را برای سکونت انسان آماده کنند. در این میان نیز از استیل ضدزنگ و ویژگی‌ها و قابلیت‌های آن برای ساخت سفینه‌های خود بهره می‌برند.

سخن آخر

اسپیس ایکس نام یک پروژه است که وظیفه دارد روی سفر انسان به مریخ و سایر سیاره‌ها تحقیق کند. این پروژه از آلیاژهای استنلس استیل برای ساخت سفینه استارشیپ خود بهره برده است. ایلان ماسک دلیل استفاده SpaceX از استیل را هزینه‌های پایین‌تر، قابلیت تحمل دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین، استحکام نسبت به وزن و مقاومت در برابر تغییرات دمایی نام‌برده است. در این میان حتی استفاده از استیل باعث شده تا وزن کلی سفینه فضایی کاهش یافته و بتوان از آن برای استفاده‌های مکرر بهره برد.