Hitzeschutzmaterial für wiederverwendbare Fahrzeuge

Sie wurden falsch informiert.

Für das Space Shuttle bestand das Wärmeschutzsystem aus folgenden Materialien:

• Verstärkter Kohlenstoff-Kohlenstoff (RCC), der in der Nasenkappe, dem Kinnbereich zwischen der Nasenkappe und den Türen des Nasenfahrwerks, der Pfeilspitze hinter der Tür des Nasenfahrwerks und den Flügelvorderkanten verwendet wird. Wird verwendet, wenn die Wiedereintrittstemperatur 1.260 °C (2.300 °F) übersteigt.
• Wiederverwendbare Hochtemperatur-Oberflächenisolierungskacheln (HRSI), die auf der Unterseite des Orbiters verwendet werden. Hergestellt aus beschichteter LI-900 Silica-Keramik. Wird verwendet, wenn die Wiedereintrittstemperatur unter 1.260 °C lag.
• Fliesen aus feuerfestem Faserverbundwerkstoff (FRCI), die verwendet werden, um eine verbesserte Festigkeit, Haltbarkeit, Beständigkeit gegen Beschichtungsrisse und Gewichtsreduzierung bereitzustellen. Einige HRSI-Kacheln wurden durch diesen Typ ersetzt.
• Flexible Insulation Blankets (FIB), eine gesteppte, flexible, deckenartige Oberflächenisolierung. Wird verwendet, wenn die Wiedereintrittstemperatur unter 649 °C (1.200 °F) lag.
• Toughened Unipiece Fibrous Insulation (TUFI)-Fliesen, eine stärkere, widerstandsfähigere Fliese, die 1996 zum Einsatz kam. Wird in Hoch- und Niedertemperaturbereichen verwendet.
• Wiederverwendbare Oberflächenisolierung aus Filz (FRSI). Weiße Nomex-Filzdecken auf den oberen Nutzlastbuchttüren, Teilen der Rumpfmitte und den hinteren Rumpfseiten, Teilen der oberen Flügeloberfläche und einem Teil der OMS/RCS-Pods. Wird verwendet, wenn die Temperaturen unter 371 °C (700 °F) blieben.

Diese funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie die Isolierung in den Wänden Ihres Hauses: Sie leiten die Wärme nicht (geringe Wärmeleitfähigkeit), sodass die Außenseite des Schilds hohe Temperaturen erreichen kann, während die Innenseite kühl bleibt.

Dieses Video zeigt das Ergebnis: Sie können eine HRSI-Kachel erhitzen, bis sie glühend heiß ist, und sie dann mit bloßen Händen aufnehmen.

Keines der Shuttle-Hitzeschildmaterialien wandelt die Hitze in gasförmige Form um. Schilde, die dies tun, werden ablative Hitzeschilde genannt. Beim Apollo-Befehlsmodul wurde ein ablativer Hitzeschild verwendet. Dieses bestand aus AVCOAT- Phenolharz. Beim Wiedereintritt würde das Harz langsam abbrennen.

Damit ein metallischer Hitzeschild wirksam ist, muss seine Wärmeleitfähigkeit gering sein. Die Leitfähigkeit von Hafnium beträgt 23 W/mK, weitaus höher als bei typischen Hitzeschildmaterialien, was es zu einer schlechten Wahl für einen Hitzeschild machen würde.

Metallische Hitzeschilde wurden zB für den X-33 untersucht.

Ein anderer Ansatz wurde für das Raumflugzeug BAC Mustard aus den 1960er Jahren verwendet: Es verwendete metallische Häute und eine "heiße Struktur": Das Fahrzeug durfte beim Wiedereintritt aufgeheizt werden, sie rechneten damit, dass die Wiedereintrittsphase kurz genug war, um die Innentemperatur unter dem zu halten Grenze.