SpaceX使用(yong)不锈钢(gang)材(cai)质(zhi)制造星(xing)际(ji)飞船(chuan)火星探索(suo)火箭
作(zuo)者：admin 发布(bu)日期：2022/9/6 8:21:48
SpaceX借(jie)助(zhu)钢的特性来实(shi)现(xian)其火星移(yi)民计划，这(zhe)对于太空(kong)计划而(er)言尚属首(shou)创(chuang)。
埃(ai)隆·马(ma)斯克（Elon Musk）于(yu)2002年(nian)创(chuang)建了(le)美国太(tai)空(kong)探索(suo)技(ji)术(shu)公司（SpaceX），旨在降低(di)太(tai)空飞(fei)行的(de)成本(ben)，实(shi)现火(huo)星(xing)移(yi)民(min)。SpaceX正在(zai)开(kai)发(fa)星(xing)际(ji)飞船，这(zhe)是(shi)一(yi)种(zhong)私人资(zi)助、完(wan)全可(ke)重复使用(yong)、用(yong)于星际(ji)和(he)轨(gui)道(dao)空(kong)间飞(fei)行(xing)的发射(she)系(xi)统。
星(xing)际飞船的独(du)特(te)之(zhi)处(chu)在于其火箭(jian)及(ji)“超(chao)级重(zhong)型助(zhu)推(tui)器(qi)”（Super Heavy Booster）的(de)壳体(ti)选(xuan)材(cai)。SpaceX最(zui)初计划(hua)采(cai)用最(zui)先(xian)进的碳(tan)纤(xian)维材(cai)料制(zhi)造(zao)该飞(fei)船，但(dan)后(hou)来(lai)宣布将用闪(shan)闪(shan)发(fa)光的300系列(lie)不锈钢(gang)材料(liao)来(lai)取代碳纤维。
这标志(zhi)着自(zi)20世纪50年代(dai)“阿特拉(la)斯”洲(zhou)际弹道(dao)导弹(dan)（ICBM）计划(hua)失败(bai)以(yi)来，人(ren)们首次在(zai)火箭(jian)中(zhong)使用这(zhe)种(zhong)材料。然而(er)，由(you)于星际飞船(chuan)旨在用于星(xing)际(ji)旅行(xing)，因此(ci)材(cai)料(liao)选择(ze)是(shi)SpaceX能否(fou)成(cheng)功(gong)到达火(huo)星(xing)（离(li)太(tai)阳第(di)四近(jin)的行(xing)星）的一个(ge)重要(yao)因素。
不锈(xiu)钢的卓(zhuo)越(yue)性(xing)能使(shi)星际(ji)飞(fei)船能够(gou)应对极(ji)高和极(ji)低(di)温度(du)
采(cai)用(yong)合适(shi)的材(cai)料(liao)制(zhi)成
不锈钢的(de)一(yi)大(da)优(you)势(shi)在于熔点(dian)很高(gao)，适(shi)用于太(tai)空旅(lv)行。铝或(huo)碳(tan)纤(xian)维(wei)的稳(wen)态(tai)下(xia)最高工作温(wen)度(du)为(wei)150°C，在180°C~200°C的(de)温度范(fan)围(wei)内(nei)可(ke)短期(qi)工(gong)作(zuo)，但这(zhe)将(jiang)弱(ruo)化材料的性(xing)能(neng)。一(yi)些(xie)碳纤(xian)维(wei)材(cai)料(liao)在200°C的温度下(xia)可(ke)连(lian)续(xu)工作(zuo)，但(dan)材(cai)料(liao)的强度(du)将有所降低。
在进行(xing)适当(dang)的散热(re)控制(zhi)情况下(xia)，钢(gang)可以(yi)在820℃~870℃的(de)高温(wen)下正常工作。因(yin)此，一(yi)种创新(xin)的(de)钢制(zhi)系统将用于(yu)星际飞(fei)船的(de)隔(ge)热(re)层，保护飞船在进(jin)入火星(xing)或地球等具(ju)有(you)大气(qi)层(ceng)的(de)星球(qiu)时免受高(gao)温破(po)坏(huai)。
隔热层(ceng)有两(liang)个(ge)以纵(zong)向(xiang)加强(qiang)条(tiao)连接(jie)的不锈钢层，水(shui)在其(qi)间(jian)流动(dong)。隔(ge)热(re)层外部设(she)有微(wei)孔(kong)，水(shui)可以(yi)从中“渗(shen)”出，通(tong)过蒸(zheng)发(fa)冷却(que)的(de)方式(shi)保持低温。
要想实(shi)现火(huo)星(xing)移(yi)民计(ji)划(hua)，降低飞行成本至(zhi)关(guan)重(zhong)要(yao)，不锈钢(gang)在(zai)这(zhe)一点(dian)上再次脱(tuo)颖而出(chu)。碳纤维的成本为(wei)每(mei)公斤135美(mei)元(yuan)，在(zai)加工(gong)过程(cheng)中(zhong)至(zhi)少(shao)会(hui)产生30%的废料，这(zhe)意(yi)味着其(qi)实(shi)际成本大(da)约(yue)为每(mei)公(gong)斤200美(mei)元。而(er)同(tong)等重量的不锈钢仅(jin)需(xu)花费(fei)3美元。
不锈钢极具(ju)成本(ben)效益、性(xing)能(neng)卓(zhuo)越(yue)，这对SpaceX成功(gong)实(shi)现其火星(xing)移民计划(hua)来(lai)说(shuo)至关重(zhong)要(yao)
勇担星(xing)际航行(xing)的重任(ren)
当把飞船发(fa)射(she)到(dao)地(di)球大气(qi)层外部空间时(shi)，必(bi)须考虑(lv)到(dao)每(mei)一克(ke)的重量(liang)，并(bing)尽可(ke)能地减轻(qing)重量(liang)。在(zai)传统(tong)观(guan)念中，人(ren)们(men)不会(hui)将钢视作轻型(xing)材(cai)料(liao)，但(dan)实(shi)际上(shang)，不(bu)锈钢的(de)特(te)有属性(xing)使它(ta)成(cheng)为(wei)了减轻飞(fei)船(chuan)重(zhong)量(liang)的最佳选(xuan)择。
太空既寒冷又黑(hei)暗，始(shi)终处(chu)于(yu)-270℃的严(yan)寒(han)之中(zhong)。在(zai)这(zhe)样的低(di)温(wen)下(xia)，不(bu)锈(xiu)钢(gang)的(de)强度(du)将提高50%。由(you)于(yu)其组成成(cheng)分中含(han)有铬—镍元素，因此(ci)不锈钢(gang)即(ji)使在非(fei)常(chang)低的(de)温(wen)度下(xia)也(ye)不(bu)会变脆。
不锈(xiu)钢的(de)高延(yan)展(zhan)性(xing)、高韧(ren)性以(yi)及(ji)在(zai)低(di)温(wen)环境下(xia)不(bu)易(yi)发生断裂的(de)特性，使其成为制(zhi)造(zao)星际(ji)火(huo)箭(jian)的(de)完美材料(liao)。这些特(te)性(xing)意味(wei)着(zhe)材料用量(liang)的减少，从而进一(yi)步(bu)降(jiang)低火(huo)箭(jian)重(zhong)量(liang)，使不(bu)锈(xiu)钢(gang)成为实现太空(kong)旅行(xing)的(de)绝(jue)佳材(cai)料(liao)。
星际飞(fei)船(chuan)采(cai)用可(ke)重复(fu)使用的(de)设计思(si)路。SpaceX声称，该(gai)飞(fei)船(chuan)在(zai)着陆一小时(shi)后(hou)即(ji)可(ke)重新(xin)发射。出(chu)于(yu)这(zhe)种考(kao)虑，该(gai)公司(si)的材料团(tuan)队(dui)一直在研(yan)发(fa)一(yi)种(zhong)铬含(han)量更高(gao)的新(xin)型(xing)不锈钢(gang)合(he)金(jin)。这(zhe)种(zhong)304L合(he)金(jin)具(ju)有更强的耐(nai)腐(fu)蚀能力和抗(kang)退化能力，非(fei)常(chang)适合(he)星(xing)际(ji)移民(min)的持续(xu)重(zhong)复(fu)使(shi)用需求，堪称(cheng)完(wan)美(mei)之(zhi)选(xuan)。
显(xian)然，SpaceX工(gong)程(cheng)师的想象(xiang)力(li)和技(ji)能(neng)以(yi)及(ji)驾(jia)驶(shi)飞(fei)船的(de)宇航(hang)员团(tuan)队的英(ying)勇(yong)精(jing)神将引(yin)领星(xing)际(ji)航(hang)行。然(ran)而(er)，正是(shi)钢材(cai)的持久(jiu)性(xing)能，使(shi)得人(ren)类(lei)的火星(xing)之旅(lv)变(bian)得(de)更(geng)为切(qie)实可(ke)行。
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