SpaceX arbeitet aktiv an einer extra schweren Starship-Trägerrakete (früher
BFR genannt ). Es ist dieser Weltraumtransporter, der in der Lage sein wird, die Lieferung von Waren an den Mond und den Mars sicherzustellen, wodurch eine Person beginnen kann, den Weltraum aktiv zu erkunden. Laut SpaceX-Ingenieuren ist Edelstahl das beste Material für die Herstellung einer solchen Rakete. Nicht Aluminium oder Kohlefaser, sondern Stahl.
Neulich
erklärte Elon Musk
, warum das so ist. Der Hauptgrund ist, dass der Bau eines Raketenkörpers aus Edelstahl viel einfacher ist als die Verwendung von Aluminium, Kohlefaser und anderen Materialien. Ja, der Körper aus Kohlefaser und Aluminium ist viel leichter als Stahl. Die Entwicklung in diesem Fall wird sich jedoch verzögern, und Musk möchte seine Pläne so schnell wie möglich umsetzen.
Darüber hinaus hat Stahl weitere Vorteile. Es ist also viel billiger als moderne "Raum" -Materialien. Zum Beispiel kostet ein Kilogramm Kohlefaser etwa 135 US-Dollar. Bei der Erstellung eines Raketenkörpers kann aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften nicht das gesamte Volumen dieses Materials verwendet werden. Etwa 35% des Kohlenstoffs sind eine Ehe. Daher steigt sein Nennwert auf 200 USD pro 1 kg. Aber ein Kilogramm Stahlblech kostet nur 3 US-Dollar, und viele Unternehmen produzieren Edelstahl. Es wird sehr bald zu einem Mangel.
Darüber hinaus verträgt Edelstahl (eine Speziallegierung) Temperaturunterschiede besser. Es ist beständig gegen äußere Einflüsse und für Konstrukteure ist es wichtig, dass sich keine Mikrorisse im Material bilden, was zu kritischen Fehlern führen kann, die nicht akzeptabel sind. Darüber hinaus sind spezielle Stahlsorten unter Zusatz von Chrom und Nickel beständig gegen extrem niedrige Temperaturen. Der Treibstoff für Raketen hat eine extrem niedrige Temperatur, daher muss das Tankmaterial dieser Temperatur standhalten.
Wenn gewöhnlicher Stahl mit flüssigem Stickstoff gekühlt und dann mit einem Hammer geschlagen wird, bricht er wie Glas. Dieses Verhalten des Tankmaterials ist für die Raumfahrtindustrie nicht akzeptabel. Und Edelstahl mit Chrom und Nickel ist der Ausweg. Es ist nicht den schädlichen Auswirkungen extrem niedriger Temperaturen ausgesetzt. Es ist auch beständig gegen Vibrationen und Überlastungen. Gewöhnlicher Stahl kann unter den Betriebsbedingungen des Weltraumtransports einen Riss ergeben, der dann nicht repariert werden kann. Nickel-Chrom-Legierungen sind nicht so zerbrechlich wie andere Stahlsorten.
Edelstahl
hilft auch dabei , einen wiederverwendbaren Hitzeschild zu schaffen. Musk plant, die hitzebeständigen Fliesen, die jetzt zum Schutz des Rumpfes des Raumfahrzeugs verwendet werden, durch ein zweischichtiges Stahlsandwich zu ersetzen. Der Körper besteht aus zwei Schichten Stahl zwischen ihnen - gewöhnlicher Luft. Um das Schiff vor hohen Temperaturen zu schützen, wird Wasser in den Raum zwischen den Schichten injiziert. Bei Verwendung von Kohlenstoff gibt es nicht zwei Schichten, sondern 60 bis 120 Schichten.
Stahl verträgt problemlos eine Temperatur von 800 Grad Celsius, mit der sich Aluminium und Kohlenstoff nicht rühmen können. Letzterer beginnt sich bereits bei einer Temperatur von 150 Grad Celsius zu verformen. Aluminium schmilzt bei 660 Grad. Somit ist das Schiff perfekt vor vielen Faktoren geschützt, die einen kritischen Ausfall moderner Aluminium- und Kohlenstoffraketen bedrohen. Dank dessen kann der Hitzeschild viel leichter und sogar billiger als Carbon oder Aluminium sein.
Übrigens war es Edelstahl, den die NASA-Ingenieure bei der Erstellung des Atlas anwenden wollten. Dann gaben sie diese Idee auf, weil sie keine Legierung mit den erforderlichen Eigenschaften herstellen konnten. Aber jetzt ist die Metallurgie viel perfekter als die Ingenieure der Mitte des letzten Jahrhunderts, und Elon Musk ist sich des Erfolgs sicher.
Nach Angaben des Unternehmers wird SpaceX Stahl der Güte 301 verwenden. Ja, es klingt im Weltraumzeitalter seltsam, aber die Hauptsache hier ist Praktikabilität und Effizienz. Stahl der Güteklasse 301 wird häufig verwendet, um Rohre herzustellen, die gegen aggressive Umgebungen beständig sind. Der Widerstand gegen negative externe Faktoren ist eine wertvolle Eigenschaft, die die Raumfahrtindustrie benötigt.
Laut Elon Musk verfügt SpaceX über ein eigenes Team von Materialexperten. Sie kamen zu dem Schluss, dass zu diesem Zeitpunkt die Stahlsorte 301 die beste Option wäre. Später kann eine andere Legierung verwendet werden.