Η NASA αναπτύσσει επαναστατικό κράμα 1000x ισχυρότερο για διαστημόπλοια
Τα υλικά του διαστημικού σκάφους δεν χρειάζεται απλώς να έχουν τα σωστά χαρακτηριστικά για να πετάξουν – πρέπει να αντέχουν υψηλά επίπεδα θερμότητας, τριβής και πίεσης. Προκειμένου να ξεπεραστούν αυτές οι προκλήσεις, απαιτούνται ισχυρά και μακράς διαρκείας υλικά στην κατασκευή των διαστημικών σκαφών και των διαφορετικών εξαρτημάτων τους. Πρόσφατα, οι επιστήμονες στο Ερευνητικό Κέντρο Glenn της NASA ανέπτυξαν ένα επαναστατικό κράμα μετάλλων με τη δυνατότητα να καταστήσει τα διαστημικά σκάφη και τα εξαρτήματα των κινητήρων αεριωθουμένων πιο αποτελεσματικά και αξιόπιστα κάτω από ακραίες συνθήκες.
Πιστώσεις εικόνας:Rolled Alloys Specialty Metal Supplier/Pexels Το νέο κράμα με το όνομα GRX-810 δημιουργείται με χρήση τρισδιάστατης εκτύπωσης στο πλαίσιο του έργου Transformational Tools and Technologies (TTT) που διαχειρίζεται η Διεύθυνση Έρευνας Αποστολής Αεροναυτικής της NASA (ARMD). Η TTT έχει συμμετάσχει στην ανάπτυξη διαφόρων άλλων υπολογιστικών και πειραματικών τεχνολογιών υψηλής τεχνολογίας για τη NASA.
Σύμφωνα με τη διαστημική υπηρεσία, σε σύγκριση με τα σύγχρονα υλικά, το νέο κράμα GRX-810 μπορεί να προσφέρει δύο φορές περισσότερη αντοχή και 1000 φορές μεγαλύτερη αντοχή σε ένα διαστημικό σκάφος σε υψηλές θερμοκρασίες - κάτι που προσφέρει όχι μόνο μεγαλύτερη στιβαρότητα αλλά και εξασφαλίζει λιγότερη κατανάλωση καυσίμου και χαμηλότερο κόστος συντήρησης. Επιπλέον, όταν οι ερευνητές στο Glenn δοκίμασαν το GRX-810 για εφελκυσμό σε υπάρχοντα κράματα, το πρώτο μπόρεσε να λυγίσει ή να τεντωθεί έως και περισσότερο από τρεισήμισι φορές από το δεύτερο πριν σπάσει υπό τάση.
Δημιουργία GRX-810
Το GRX-810 παρασκευάζεται από ένα κράμα ενισχυμένο με διασπορά οξειδίων (ODS), το οποίο χρησιμοποιείται γενικά σε ρυθμίσεις υψηλής θερμοκρασίας, όπως τουρμπίνες και σωλήνες ανταλλαγής θερμότητας. Λόγω της παρουσίας ODS, το GRX-810 μπορεί να αντέξει θερμοκρασίες πάνω από 1.090 βαθμούς Κελσίου (2.000 βαθμούς Φαρενάιτ). Τα σωματίδια οξειδίων νανοκλίμακας του ODS κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλο το κράμα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο τρισδιάστατης εκτύπωσης.
Η ανάπτυξη υλικών όπως το GRX-810 θα μπορούσε να διαρκέσει χρόνια με συμβατικές μεθόδους που περιλαμβάνουν την προσέγγιση δοκιμής και λάθους. Έτσι, εκτός από την τρισδιάστατη εκτύπωση, οι ερευνητές στο Glenn χρησιμοποίησαν επίσης θερμοδυναμική μοντελοποίηση, ένα υπολογιστικό εργαλείο που επιτρέπει στους επιστήμονες να προβλέψουν τη βέλτιστη σύνθεση για ένα κράμα γρήγορα (μέσα σε εβδομάδες ή μήνες) και με πολύ χαμηλότερο κόστος. Το εργαλείο αναφέρθηκε προηγουμένως στη μελέτη της NASA Vision 2040.
"Η εφαρμογή αυτών των δύο διαδικασιών [τρισδιάστατη εκτύπωση και θερμοδυναμική μοντελοποίηση] έχει επιταχύνει δραστικά τον ρυθμό ανάπτυξης των υλικών μας. Μπορούμε πλέον να παράγουμε νέα υλικά πιο γρήγορα και με καλύτερη απόδοση από πριν", λέει ο Tim Smith, Επιστήμονας Έρευνας Υλικών στη NASA.
Εκτός από το ότι μπορεί να αντέχει σε ακραίες θερμοκρασίες, το GRX-810 είναι πιο ανθεκτικό, εύπλαστο και εύκαμπτο από τα υλικά που χρησιμοποιεί αυτή τη στιγμή η NASA. Επιπλέον, παρά το γεγονός ότι έχει διπλή αντοχή και εντυπωσιακή απόδοση μεγάλης διάρκειας, το υλικό του κράματος είναι συγκριτικά οικονομικά αποδοτικό, ελαφρύ και οδηγεί σε συνολική αύξηση της απόδοσης του κινητήρα.
Η έκθεση που δημοσιεύτηκε στον ιστότοπο της NASA προτείνει επίσης ότι εάν ένας κινητήρας τζετ κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας GRX-810, τότε είναι πιθανό να παρουσιάσει μειωμένη καύση καυσίμου και χαμηλότερο κόστος συντήρησης λόγω των προαναφερόμενων ιδιοτήτων του υλικού.
"Αυτή η ανακάλυψη είναι επαναστατική για την ανάπτυξη υλικών. Νέοι τύποι ισχυρότερων και ελαφρύτερων υλικών παίζουν βασικό ρόλο καθώς η NASA στοχεύει να αλλάξει το μέλλον της πτήσης. Προηγουμένως, η αύξηση της αντοχής σε εφελκυσμό συνήθως μείωνε την ικανότητα ενός υλικού να τεντώνεται και να λυγίζει πριν σπάσει, γι' αυτό το νέο μας κράμα είναι αξιοσημείωτο", δήλωσε ο Dale Hopkins, Αναπληρωτής Διευθυντής του έργου TTT
Η δημιουργία του GRX-810 είναι ένα σημαντικό βήμα προς την επίτευξη βιώσιμων πτήσεων, επειδή προσφέρει την ευκαιρία να πετάτε καλύτερα και ασφαλέστερα αεροσκάφη με μειωμένο λειτουργικό κόστος. Το κράμα υπογραμμίζει επίσης το ρόλο που μπορούν να παίξουν νέες τεχνικές όπως η θερμοδυναμική μοντελοποίηση και η τρισδιάστατη εκτύπωση στην ανάπτυξη προηγμένων τεχνολογιών που σχετίζονται με τις πτήσεις.
Επομένως, μην εκπλαγείτε αν δείτε το GRX-810 να μεταμορφώνει τη βιομηχανία των αερομεταφορών και των διαστημικών ταξιδιών στο εγγύς μέλλον.
Rupendra Brahambhatt
Η Rupendra Brahambhatt είναι μια έμπειρη δημοσιογράφος και σκηνοθέτης που καλύπτει ειδήσεις για τον πολιτισμό, την επιστήμη και την ψυχαγωγία τα τελευταία πέντε χρόνια. Με υπόβαθρο στη Ζωολογία και την Επικοινωνία, έχει συνεργαστεί ενεργά με μερικά από τα πιο καινοτόμα πρακτορεία μέσων ενημέρωσης σε διάφορα μέρη του πλανήτη.
