在探索宇宙的征途上,一个看似不起眼的材料正悄然改变着火箭制造的面貌——塑料,这一地球上无处不在的物质,正逐渐从地球的各个角落迈向浩瀚星空。
长久以来,火箭制造遵循着严格的材料选择原则,轻质部分多采用铝合金、碳复合材料和合金钢,关键部位则依赖坚固的钛合金和不锈钢,而隔热陶瓷则在高温区域发挥着不可替代的作用。塑料,因其既不具备足够的强度,也不耐热,似乎与火箭制造无缘。然而,科学家们的目光却未曾忽视工程塑料这一潜力股。
工程塑料的轻质特性成为了其在火箭制造中的独特优势。作为运载工具,火箭的自重越小,所需燃料就越少,搭载空间就越大。在当前轻质金属材料有限且成本高昂的背景下,工程塑料成为了科学家们寄予厚望的替代品。它不仅轻质,还具备优异的力学性能、耐腐蚀性和耐疲劳性,使得其在航空航天领域的应用成为可能。
事实上,工程塑料已经在航空航天领域展现出了不凡的实力。聚碳酸酯、改性尼龙和聚醚醚酮树脂等材料,已被广泛应用于飞机舱罩、照明设备、宇航员防护用品以及飞船发动机零部件等方面。这些塑料材料通过添加碳纤维、石墨烯等高新科技材料,性能更是得到了显著提升。
在德国航空航天公司“MTaerospace”的推动下,一款由碳纤维增强塑料制成的小型火箭燃料箱横空出世。这款燃料箱能够容纳液氢和液氧而不发生泄漏,且完全不含金属材料。这一创新不仅减轻了火箭自重,还降低了发射成本,提高了有效载荷量。在欧洲航天局的支持下,这款燃料箱有望被安装到阿丽亚娜6号火箭上,进一步推动碳纤维增强塑料在火箭制造中的应用。
更令人瞩目的是,废弃塑料也在火箭制造中找到了新的用途。美国Vaya太空公司和英国Skyrora航天公司分别成功发射了使用可回收热塑性塑料制成的燃料箱的火箭。这些燃料箱不仅由废弃塑料转化而成,所填充的燃料也是由废弃塑料转化而来的热塑性塑料或Ecosene燃料。这一创新不仅解决了废弃塑料的处理问题,还降低了火箭燃料成本。