SpaceX使用(yong)不(bu)锈(xiu)钢(gang)材质制(zhi)造(zao)星(xing)际(ji)飞船(chuan)火星探索火(huo)箭(jian)
作者(zhe)：admin 发(fa)布日期(qi)：2022/9/3 8:15:07
SpaceX借助(zhu)钢(gang)的特性来实现(xian)其火(huo)星移民计划(hua)，这(zhe)对(dui)于(yu)太空计划(hua)而(er)言尚属首创(chuang)。
埃(ai)隆·马(ma)斯(si)克（Elon Musk）于(yu)2002年(nian)创建了美国太(tai)空(kong)探索技术公(gong)司(si)（SpaceX），旨在降(jiang)低(di)太空(kong)飞行的成本，实现火星(xing)移(yi)民(min)。SpaceX正(zheng)在开发(fa)星际飞(fei)船(chuan)，这是一(yi)种(zhong)私人(ren)资(zi)助(zhu)、完全可重复(fu)使用(yong)、用(yong)于(yu)星际(ji)和(he)轨(gui)道(dao)空(kong)间(jian)飞(fei)行(xing)的(de)发(fa)射(she)系统。
星(xing)际(ji)飞船的独特(te)之处在于其(qi)火(huo)箭(jian)及(ji)“超(chao)级(ji)重(zhong)型(xing)助推器(qi)”（Super Heavy Booster）的(de)壳体选材(cai)。SpaceX最初(chu)计(ji)划采用(yong)最(zui)先(xian)进的碳(tan)纤维(wei)材(cai)料(liao)制造该(gai)飞(fei)船(chuan)，但后来宣(xuan)布将用(yong)闪(shan)闪(shan)发光的(de)300系列(lie)不锈(xiu)钢(gang)材(cai)料(liao)来(lai)取(qu)代(dai)碳(tan)纤维(wei)。
这(zhe)标志着自(zi)20世(shi)纪50年(nian)代(dai)“阿特(te)拉(la)斯”洲际弹(dan)道导(dao)弹（ICBM）计划(hua)失(shi)败以来，人们(men)首(shou)次在(zai)火箭(jian)中使(shi)用(yong)这种材料(liao)。然(ran)而，由(you)于星(xing)际飞(fei)船旨(zhi)在用(yong)于星(xing)际旅(lv)行(xing)，因此(ci)材(cai)料(liao)选(xuan)择是(shi)SpaceX能否(fou)成(cheng)功到(dao)达(da)火星(xing)（离(li)太阳第(di)四近(jin)的(de)行星）的一(yi)个(ge)重要因(yin)素(su)。
不锈(xiu)钢的卓(zhuo)越(yue)性能(neng)使星际飞船能(neng)够应(ying)对(dui)极(ji)高(gao)和极(ji)低(di)温度(du)
采用合适的(de)材料制成(cheng)
不(bu)锈(xiu)钢的一大优势(shi)在(zai)于(yu)熔(rong)点(dian)很高，适(shi)用(yong)于(yu)太(tai)空(kong)旅(lv)行。铝(lv)或碳纤维的(de)稳态下(xia)最高(gao)工(gong)作(zuo)温(wen)度(du)为(wei)150°C，在180°C~200°C的(de)温(wen)度范(fan)围内可(ke)短(duan)期工作，但这将弱(ruo)化(hua)材(cai)料的(de)性能。一些(xie)碳(tan)纤维材料在200°C的(de)温度(du)下(xia)可(ke)连续(xu)工(gong)作，但(dan)材(cai)料(liao)的(de)强(qiang)度(du)将有所(suo)降低(di)。
在进行适当的(de)散热(re)控(kong)制情(qing)况下(xia)，钢(gang)可(ke)以在820℃~870℃的高温(wen)下正常(chang)工作(zuo)。因(yin)此(ci)，一种创(chuang)新(xin)的钢(gang)制(zhi)系(xi)统(tong)将(jiang)用于(yu)星(xing)际飞船(chuan)的隔热层，保护(hu)飞(fei)船在(zai)进(jin)入火星或(huo)地球(qiu)等(deng)具(ju)有(you)大气(qi)层(ceng)的(de)星(xing)球(qiu)时免(mian)受高温(wen)破坏(huai)。
隔(ge)热(re)层有两个(ge)以纵向加(jia)强(qiang)条连(lian)接(jie)的(de)不(bu)锈钢(gang)层(ceng)，水(shui)在(zai)其间流动(dong)。隔热层(ceng)外(wai)部设(she)有微孔(kong)，水(shui)可以(yi)从(cong)中(zhong)“渗(shen)”出，通过蒸发冷却的(de)方(fang)式保(bao)持低温。
要想(xiang)实(shi)现火星(xing)移(yi)民(min)计划，降低(di)飞行(xing)成(cheng)本(ben)至关(guan)重要(yao)，不(bu)锈(xiu)钢在(zai)这(zhe)一点上(shang)再次(ci)脱颖而出(chu)。碳(tan)纤(xian)维(wei)的(de)成(cheng)本为(wei)每(mei)公(gong)斤135美元(yuan)，在加工过(guo)程中(zhong)至少会(hui)产生30%的(de)废(fei)料(liao)，这(zhe)意味(wei)着(zhe)其(qi)实(shi)际(ji)成本(ben)大约(yue)为每公斤(jin)200美(mei)元(yuan)。而(er)同(tong)等(deng)重(zhong)量的不(bu)锈(xiu)钢仅需(xu)花(hua)费3美元(yuan)。
不锈钢极(ji)具成本(ben)效益、性能(neng)卓(zhuo)越，这对(dui)SpaceX成功(gong)实(shi)现(xian)其火(huo)星(xing)移(yi)民(min)计划(hua)来(lai)说(shuo)至关重(zhong)要(yao)
勇担(dan)星(xing)际航(hang)行的重任(ren)
当把(ba)飞船发射到地球(qiu)大气层外(wai)部空间时，必(bi)须(xu)考虑到每(mei)一克的重量，并尽(jin)可能(neng)地(di)减(jian)轻重(zhong)量(liang)。在传统观(guan)念中，人们不会将钢(gang)视作轻型材(cai)料，但(dan)实际(ji)上，不锈(xiu)钢的(de)特(te)有(you)属(shu)性(xing)使(shi)它成(cheng)为了减轻飞(fei)船重(zhong)量的(de)最佳(jia)选(xuan)择(ze)。
太空(kong)既(ji)寒冷(leng)又(you)黑(hei)暗，始终处(chu)于-270℃的严(yan)寒之中。在这(zhe)样的(de)低温下(xia)，不(bu)锈钢的(de)强(qiang)度将(jiang)提(ti)高(gao)50%。由(you)于其组成成(cheng)分(fen)中(zhong)含(han)有铬—镍元素(su)，因(yin)此不(bu)锈(xiu)钢(gang)即使在(zai)非常低的温(wen)度(du)下(xia)也(ye)不(bu)会(hui)变脆(cui)。
不锈(xiu)钢的(de)高(gao)延(yan)展(zhan)性、高韧性(xing)以及在(zai)低(di)温(wen)环(huan)境下不(bu)易(yi)发生(sheng)断裂(lie)的(de)特(te)性，使(shi)其(qi)成(cheng)为(wei)制造星际火(huo)箭的完(wan)美材料(liao)。这(zhe)些特性(xing)意味(wei)着材料用(yong)量的(de)减少，从而(er)进(jin)一步(bu)降低火箭重(zhong)量，使(shi)不(bu)锈(xiu)钢(gang)成(cheng)为(wei)实现太空(kong)旅(lv)行(xing)的绝(jue)佳(jia)材(cai)料。
星际(ji)飞船(chuan)采用可重(zhong)复(fu)使(shi)用(yong)的设(she)计思路(lu)。SpaceX声(sheng)称，该飞船在(zai)着陆(lu)一小时(shi)后即可(ke)重(zhong)新(xin)发(fa)射。出于(yu)这(zhe)种(zhong)考(kao)虑，该(gai)公司(si)的(de)材(cai)料(liao)团(tuan)队一直(zhi)在(zai)研发一种(zhong)铬含(han)量(liang)更高(gao)的(de)新(xin)型(xing)不(bu)锈(xiu)钢合金(jin)。这种304L合(he)金具(ju)有更强(qiang)的(de)耐(nai)腐蚀(shi)能力(li)和抗(kang)退(tui)化能(neng)力(li)，非(fei)常适(shi)合星(xing)际移(yi)民的(de)持续重(zhong)复使用(yong)需求，堪(kan)称(cheng)完美(mei)之(zhi)选。
显然，SpaceX工(gong)程师(shi)的(de)想(xiang)象力(li)和技(ji)能(neng)以(yi)及(ji)驾驶飞(fei)船(chuan)的宇(yu)航(hang)员团(tuan)队(dui)的(de)英(ying)勇精(jing)神将(jiang)引领(ling)星(xing)际航行(xing)。然而(er)，正(zheng)是钢(gang)材的持(chi)久性(xing)能(neng)，使(shi)得(de)人类(lei)的火(huo)星(xing)之(zhi)旅(lv)变得更(geng)为(wei)切(qie)实(shi)可(ke)行。
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