Warum sind Orbitalfahrzeuge nicht aus Plastik?

Warum sind Orbitalfahrzeuge nicht aus Plastik? Einige Arten von Kunststoffen haben gute Eigenschaften, wie z. B. Airloys, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit, eine gute Druckfestigkeit und eine sehr geringe Dichte aufweisen. Warum verwenden wir diese Materialien nicht, um Raumfahrzeuge zu bauen?

Bearbeiten: Lassen Sie uns die Frage auf Airloys eingrenzen, von denen ich denke, dass sie als Kunststoffmaterial gelten.

Ich bin weit davon entfernt, ein Experte auf diesem Gebiet zu sein, aber ich vermute, dass ein Teil der Antwort darin bestehen würde, dass sich viele, wenn nicht alle Kunststoffe zersetzen, wenn sie der Strahlung des Weltraums ausgesetzt werden.
Airloy = Aerogel (ein Begriff, mit dem die Leute vertrauter sein werden, nehme ich an).
Ich bin mir nicht ganz sicher, ob "sehr geringe Dichte" per se eine gute Qualität ist. es bedeutet, dass Sie ein großes Volumen für eine bestimmte Masse haben und große Volumen schwer zu starten sind (Luftwiderstand).
Aerogele eignen sich typischerweise hervorragend als Wärmedämmung. Als Konstruktionsmaterial sind sie normalerweise alles andere als großartig.

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Der Grund ist ganz einfach. Kunststoffe haben eine geringere spezifische Festigkeit (Festigkeits-Gewichts-Verhältnis) als Metalllegierungen, die wiederum eine geringere spezifische Festigkeit als verschiedene Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe haben. Es gibt auch einige andere Gründe, wie z. B. die Beständigkeit gegen extreme Temperaturen, ein Raumschiff ist sowohl hohen Temperaturen als auch extremer Kälte ausgesetzt, und Metalle werden damit im Allgemeinen besser fertig als Kunststoffe. Aber allein das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht ist Grund genug, Carbon-Verbundwerkstoffe oder Metall gegenüber Kunststoff zu bevorzugen.

Weiter zu Airloy/Aerogelen. Sie werden von der Nasa verwendet oder entwickelt, wie hier oder hier , einschließlich für den Einsatz als aufblasbare Hitzeschilde. Der extrem hohe Isolationswert von Aerogelen würde sie für einen solchen Zweck ideal machen, wenn sie aus einer geeigneten Substanz hergestellt werden.

Auch einige Kunststoffe haben bereits eine sehr hohe Anwendbarkeit für den Einsatz im Weltraum. Ein Beispiel ist Kevlar, das viele hervorragende Eigenschaften hat. Kevlar hat eine spezifische Zugfestigkeit, die 8x höher ist als die von Stahl, und ist sowohl hitze- als auch kältebeständig. Wegen seiner großen Zugfestigkeit wird Kevlar oft in Peitschenschilden verwendet . Kevlar und andere hochfeste Kunststoffe sind ideale Materialien für zukünftige aufblasbare Weltraumlebensräume. Kevlar wäre auch ideal für Halteseile. Die Schwäche von Kevlar ist die sehr geringe Druckfestigkeit und es ist mäßig anfällig für eine Verschlechterung durch UV-Strahlung. Kunststoffe sind aufgrund der langen Molekülketten auch durchlässiger als Metall. Verbundwerkstoffe können die besten Eigenschaften verschiedener Materialien nutzen, und die meisten Verbundwerkstoffe haben eine Kunststoffkomponente.

Ich möchte auch darauf hinweisen, dass viele Kunststoffe Probleme mit dem Ausgasen haben, was dann die Zulassung erschwert. Machbar, aber nicht unbedingt lohnenswert

Warum sollten sie Plastik verwenden? Es hat keine Zugfestigkeit, es widersteht keinen Temperaturen, es widersteht keiner Strahlung, es ist zerbrechlich. Es gibt wirklich keinen Grund, Plastik zu verwenden.

Zumindest können Sie Verbundmaterialien verwenden (und sie beginnen damit), aber es ist kein Kunststoff.

Dies ist keine sehr gut recherchierte Antwort. Zugegeben, Kunststoffe werden aus verschiedenen Gründen nicht als massive Strukturelemente verwendet (witzigerweise sind sie zu schwer), aber sie werden in einer Vielzahl von Systemen verwendet, von thermischen und elektrischen Isolatoren, Klebstoffen, Umweltschutzbeschichtungen bis hin zu ablativen Hitzeschilden. Der aufgesprühte Schaumisolator (SOFI) auf dem Space-Shuttle-Außentank ist im Wesentlichen ein Polyiso- Kunststoffschaum. Dies gilt auch für Mehrschichtisolierungen (MLI) wie metallbeschichtete Kunststoffe, Phenole in ablativen Hitzeschilden, PVC-Drahtbeschichtungen, kondensationshemmende PF-Beschichtungen, ...
@TildalWave Ich hätte meine Antwort als Kommentar schreiben sollen, aber es ist keine gut recherchierte Antwort, weil es keine gut recherchierte Frage ist. Und die Antwort oben meine Liste genau den gleichen Punkt, den ich aufgelistet habe: keine Zugfestigkeit, keine Temperaturbeständigkeit und die Verwendung von Verbundwerkstoffen.
Nun, Kevlar ist ein Kunststoff (Polyparaphenylenterephthalamid). Ebenso Vectran (aromatisches Polyester). Und viele Epoxidlaminate haben eine höhere Zugfestigkeit, spezifische Festigkeit und Streckgrenze als Stahl. Ich bin also nicht wirklich fasziniert von der anderen Antwort, mit der Sie jetzt Ihre vergleichen. Aber der andere zeigt sich wenigstens etwas Mühe, fügt einige interessante Links hinzu und beantwortet die Frage nach Airloys. Wie auch immer, ich habe jetzt einige Informationen in den Kommentaren hinzugefügt (wahrscheinlich mehr als beide Antworten), also können Sie Ihre Antwort nach eigenem Ermessen bearbeiten. Oh, einige Treibmittel sind auch Kunststoffe. ;)
Auch, re airloy, hier ist ein interessantes Video youtube.com/watch?v=k8OhJKR3AA4 Es wäre aus ganz offensichtlichen Gründen, die im Video gezeigt werden, nicht als Strukturmaterial nützlich
@GianniAlessandro, aber deine Antwort ist auch im Wesentlichen falsch. Plastik kann eine ausgezeichnete Zugfestigkeit haben – Nylon ist Plastik, und Kevlar ist es auch. Einige Epoxidharze sind auch gut bis 500 °C, es gibt Kunststoffe, die für kryogene Anwendungen geeignet sind, und einige Kunststoffe haben eine ausgezeichnete UV-Beständigkeit. Das Problem besteht wirklich darin, einen Kunststoff zu bekommen, der all diese Eigenschaften gleichzeitig aufweist und gleichzeitig stärker als Stahl ist, wodurch er sich für die Verwendung als Raumschiff-/Satellitenrumpf eignet.
@BlakeWalsh Kevlar ist das eingetragene Warenzeichen für eine Para-Aramid-Kunstfaser: Es ist kein Kunststoff. Sie können 500 C nicht als "gute Beständigkeit gegen hohe Temperaturen" betrachten. Und es tut mir leid, aber Stahl wird in Raumschiffen / Satelliten fast überhaupt nicht verwendet.
@TildalWave Wie ich oben erklärt habe, ist Kevlar ein Verbundmaterial, es kann nicht als Kunststoff angesehen werden. Epoxy Laminate ist ein Verbundmaterial. Vectran ist ein Verbundwerkstoff! „Composite“ und „Plastic“ haben unterschiedliche Bedeutungen!
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