سيراميك مقاوم للحرارة لتصاميم مركبة إنقاذ رواد محطة الفضاء الدوليين

وفر العلماء الألمان العاملون في المركز الألماني لتقنية الفضاء والرحلات الفضائية DLR، حلاً عملياً لمشكلة التغلب على الحرارة العالية الناجمة عن احتكاك بدن مركبات الفضاء الأميركية بالغلاف الجوي. وذكر هندريك فايز، رئيس قسم التطور التقني في المركز، أن العلماء الألمان ابتكروا سيراميكاً ليفياً يتحمل الحرارة العالية، استخدم لتغليف «انف» واجنحة وزعنفة مركبة الانقاذ CRVs Crew Return Vehicle، التي انطلقت إلى محطة الفضاء الدولية أخيراً.

وأشار العالم الألماني إلى أن المركز قام بتصنيع السيراميك المذكور من ألياف السيراميك الكربونية المخلوطة بكاربيد السيليكون. وضمنت مثل هذه «السبيكة» الليفية لمركبات وكالة الفضاء الأميركية (ناسا) أغلفة مركبات تتحمل درجة حرارة خارجية ترتفع إلى 1750 درجة مئوية، ودرجة حرارة داخلية (تحت الغلاف مباشرة) لا تزيد عن 100 درجة مئوية.

سيراميك حراري وتم مسبقا تجريب السيراميك الجديد في العديد من المركبات مع مقارنة ذلك مع ما يجري في المركبات الأخرى. وكمثل فقد ثبت أن كبسولة «فوتون» الروسية، التي غلفت بألياف خاصة تتحمل الحرارة، يبلغ سمكها 10 سم، لم تنج من الاحتراق نتيجة الاحتكاك بالغلاف الجوي، ولم يتبق منها في النهاية سوى ما سمكه سنتمتران بعد العودة إلى الأرض. أما غلاف الألياف السيراميكية الجديد، فقد استطاع الصمود بأكمله ضد الحرارة، وثبت بذلك أنه قابل للاستخدام أكثر من مرة وقابل للتدوير. وبسبب هذه المواصفات، فقد تم صرف مبلغ 6 ملايين مارك لتغليف انف مركبة الانقاذ الأخرى في المحطة الدولية من طراز X- 38. وكانت وكالة «ناسا» تستخدم في مركباتها حتى الآن مواد كربونية متليفة اسمها cc - Material، وهي مواد مقاومة نسبيا للحرارة، لكنها تتأكسد داخل الغلاف الجوي وتتآكل تدريجيا.

وتم تجريب السيراميك الجديد في مختبرات شركة إنتاج المنشآت الصناعية LABG في مدينة اوتويرون الألمانية. وأشار جيرهارد هيلفر من قسم الاختبار الحراري، إلى أن فريق العمل الذي ترأسه نجح في خلق اجواء احتكاك المركبات الهابطة إلى الأرض بالغلاف الجوي مختبريا. وتم قياس أن مركبة X - 38 ستخترق الغلاف الجوي للأرض بسرعة 28 ألف كلم/ ساعة طوال 20 دقيقة يتم خلالها خفض سرعتها إلى 400 كلم/ ساعة ويتسبب ذلك في توهج الأنف السيراميكي بضوء ابيض وترتفع حرارته إلى 1700 درجة مئوية. وثبت من خلال التجربة أن السيراميك الجديد أكثر تحملا للحرارة وأكثر ثباتا، كما أنه عصي على التأكسد مقارنة بما يحدث مع المواد الأخرى.

وبناء أنف وأجنحة وزعنفة CRVs من قطع السيراميك الصغيرة استغرق عدة أشهر. وسيجرى في صيف 2002 تغليف كامل مركبة الانقاذ الحديثة V - 201 بالسيراميك الجديد، وتطلق مع باص الفضاء، الذي سيرحل إلى المحطة الفضائية الدولية. وأضاف هيلفر قائلا: «وسنرى لاحقاً ما إذا كان الاحتكاك بغلاف الأرض الجوي قادرا على كسر أنف V - 201 أثناء عودتها إلى الأرض».