N.C.S.R. "Demokritos"

Έρευνα

Τομέας Επιστήμης Υλικών

small logo

HybridTPS: Σύστημα Θερμομηχανικής Προστασίας Διαστημοπλοίων

Η θερμοκρασία της εξωτερικής επιφάνειας διαστημοπλοίων που διεισδύουν πλανητικές ατμόσφαιρες με πολύ υψηλές ταχύτητες (ιδίως εξερευνητικά σκάφη), φτάνει σε επίπεδα πλάσματος λόγω της τριβής με την ατμόσφαιρα. Η θερμική ροή εξαρτάται από τις συνθήκες (σχήμα, ταχύτητα, ατμόσφαιρα κ.α.) αλλά μπορεί να φτάσει μέχρι και 30MW/m2 που δίνει, για συνολικό χρόνο διείσδυσης 20-30 δευτερόλεπτα, συνολικό θερμικό φορτίο μέχρι και 700MJ/m2. Επειδή κανένα υλικό δεν μπορεί να αντέξει τέτοια επίπεδα θερμότητας, τα διαστημόπλοια προστατεύονται με θερμοπροστατευτικά συστήματα (TPS) ελεγχόμενης εξάτμισης (ablation), με βάση άνθρακα και φαινολικές ενώσεις, μερικές φορές με πυρίτιο. Το πρόβλημα είναι ότι τα υλικά αυτά παρουσιάζουν επιφανειακές μεταβολές κατά τη διείσδυση και δεν προσφέρουν αντοχή σε πρόσκρουση με σωματίδια που κινούνται με πολύ υψηλές ταχύτητες. Για την αντιμετώπιση των προβλημάτων αυτών, έχουμε αναπτύξει 2 νέα συστήματα TPS με την υποστήριξη της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA). Το υβριδικό σύστημα “HybridTPS”, σύνθετο με βάση το πυρίμαχο κεραμικό σύστημα MgO/MgAl2O4 γεμισμένο με φαινολικό που προσφέρει καλή θερμική προστασία αλλά και σε προσκρούσεις και δείχνει ελάχιστη μεταβολή της επιφάνειάς του. Οι μελέτες μας έχουν αποδείξει την εφικτότητα της ιδέας και τώρα γίνεται προσπάθεια άυξησης της θερμικής του αντοχής. Ένα δεύτερο, πρόσφατο σύστημα, είναι το “BioPICA”, που περιέχει φαινολικό υλικό σε ανθρακικό υπόστρωμα από ξύλο μετά από πυρόλυση με μικροκύματα.

---
Για πληροφορίες: Γεώργιος Βεκίνης

Τομέας Επιστήμης Υλικών, Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. "Δημόκριτος", 153 10 Αγ. Παρασκευή, Αττική, τηλ.: +30 2106503381, fax: +30 210 6519430
Contact Us | ©2008 Institute of Materials Science, N.C.S.R. "Demokritos"