Simulerer ejecta på titanium rumfartøjets overflader under ekstreme miljøforhold, der kommer ind igen

Den øverste heliumtank af Ariane 3, der blev opsendt i 1985, blev gendannet i Uganda i 2002 efter genindsejling. Sprøjt af smeltet aluminium blev opdaget på tanken, som er blevet identificeret som aflejringer fra lokale fastgørelser.

ESA og CNES (French Government Space Agency) ønsker yderligere at undersøge, hvordan stænkene blev forårsaget og de potentielle virkninger på titanium og rustfrit stålmaterialer ved at genskabe, for første gang, dette ekstreme miljø og genindtræden på laboratorieskalaen.

Dr. Yunus Azakli, Engineering Lead for Materials Discovery and Prototyping, tilpassede Arcast SC100 på Royce Discovery Center, Sheffield, til at droppe smeltet aluminium på plader af Ti-6Al-4V og 316L, der var blevet opvarmet af en specialdesignet miniovn at genskabe Ariane 3-materialerne fundet i 2002 efter dets genindtræden.

Forholdene under atmosfærisk Jordens genindtræden af ​​rumfartøjer kan få nogle dele af aluminiumslegering til at smelte og aflejres på andre metalliske komponenter. Samspillet mellem sådanne udstødninger og titaniumkomponenter såsom heliumtryktanke er indtil videre ikke blevet undersøgt i vid udstrækning, og der er usikkerhed om overfladereaktionerne under re-entry.

Denne undersøgelse blev foretaget for at afgøre, om sådanne aluminiumsudstødningsinteraktioner kunne have en skadelig effekt på titanium (såvel som rustfrit stål) substrater med overfladetemperaturer omkring 1.000°C for tæt at replikere jordens genindtræden. Et Arcast smeltespindemodul blev modificeret til at droppe kontrollerede mængder af smeltet, højrent aluminium på Ti-6Al-4V og 316L plader ved høje temperaturer og stuetemperatur under en inert atmosfære.

Det nye tilpassede smelteanlæg i Royce giver muligheder for at vurdere smeltet aluminium på højtemperatursubstrater. Dette er et omkostningseffektivt middel til at forsyne forskere med nøjagtige materialer, der skal bruges til at undersøge virkningen af ​​genindtræden på vigtige rumfartøjskomponenter.

Forståelse af effekten af ​​de ekstreme forhold ved genindtræden vil give ingeniører mulighed for at fortsætte med at udvikle mere modstandsdygtige og effektive materialer med henblik på at minimere spild og øge bæredygtigheden.

Leveret af University of Sheffield