欧洲航天局表示,采用这种设计可以降低太空飞行的成本。
在欧洲航天局的支持下,德国航空航天公司“MT aerospace”推出了一种独特的设计,一种由碳纤维增强塑料制成的小型火箭燃料箱。该燃料箱可以容纳液氢和液氧而不泄漏,也不需要使用金属衬里。
由于不使用金属,这种新型燃料箱要轻得多。根据欧洲航天局的说法,组装它所需的部件将更少,与其他燃料箱设计相比,它是一种更快、更便宜的替代方案。任何减轻航天器重量的方法都是一种福音,重量的减轻意味着可以装载更多的燃料,这样才能将更重的载荷送入轨道及更远的地方。
欧空局未来发射器准备项目的项目经理凯特·安德希尔(Kate Underhill)说:“这是向前迈进的一大步。我们已经发现了一种非常特殊的碳复合材料和加工方法,这将使我们能够考虑火箭上级的新架构和功能组合,这是使用金属是不可能实现的。”
火箭的上级对于高空和太空推进非常重要;根据欧空局太空运输部主任丹尼尔·纽恩施万德(Daniel Neuenschwander)的说法,将上级从铝改成碳复合材料,可能会产生额外2吨的有效载荷能力。
上图:由碳纤维增强塑料制成的燃料罐在德国航空航天中心进行了测试。
新的碳纤维增强塑料设计通过了低温压力测试,以了解燃料箱在将推进剂冷却至 -253˚C(-423.4 华氏度)时的表现。 原来的金属材质是密封的,为了用碳复合材料重现相同的特性,需要黑色碳纤维和特殊树脂的复杂编织。该材料在许多单独的测试中都能抵抗低温、压力循环和反应性物质。
最终,来自创新设计测试的数据,将应用于欧空局阿丽亚娜6号发射器的菲巴斯(Phoebus)上级火箭的最终外观。Phoebus 将拥有近 12 英尺宽的由碳纤维增强塑料制成的液氢和液氧罐,该材料还将应用于储罐与上级外层之间的界面。据欧洲航天局称,Phoebus 将在 2023 年用低温流体进行测试。
实际上,这个团队并不是唯一一个为航天器尝试使用非常规材料的团队。芬兰的工程师已经建造并测试了一个木制卫星原型,他们说这将是未来纳米卫星的概念验证,几乎没有金属部件。
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