Da die überwältigende Mehrheit der Hitzeschilde von Natur aus ablativ und entbehrlich sind, ist es faszinierend, etwas über das TPS des Shuttles , sein Design und einige der Probleme zu lesen, mit denen es konfrontiert war. Ich glaube, dass irgendwann in der (wahrscheinlich fernen) Zukunft die Entwicklung wiederverwendbarer Hitzeschutzsysteme von Interesse sein wird. Nehmen wir für einen Moment an, dass meine Spekulation korrekt ist (bitte kommentieren Sie, wenn Sie der Meinung sind, dass dies nicht der Fall ist), was wären die wichtigsten Designherausforderungen, denen sich eine solche Entwicklung gegenübersieht?
Kosteneffizient machen
Einer der großen Ausgaben im Shuttle-Programm war die Inspektion und Überholung des Hitzeschilds nach jedem Flug. Eine Hauptbedingung für die Wiederverwendung ist, dass die Ausrüstung teuer und nach dem Flug noch nützlich ist. Selbst wenn sie spezialisiert und für einen einzigen Zweck bestimmt sind, sind Thermokacheln nicht gerade teuer in der Herstellung und können eher von einer höheren Produktionsrate als von der Wiederverwendung profitieren. (Ein kleiner Markt für gebrauchte Shuttle-Fliesen scheint zu existieren, ist aber für die Gesamtwirtschaft nicht so wichtig.)
Ein weiteres Problem ist die Zuverlässigkeit, man muss mühsam aufpassen, um den einen unsichtbaren Riss oder die Schwächung zu finden, die in einer Katastrophe enden kann. Ein Hitzeschilddefekt ist kein Grund zur Unachtsamkeit und um die Qualität zu garantieren, ist ein enormer Aufwand an Handarbeit erforderlich.
Wir erinnern uns an Kolumbien
Hohmannfan erläuterte das grundlegende Problem hinter der Entwicklung eines vollständig wiederverwendbaren Hitzeschilds.
Ich glaube, dass eine praktikablere Alternative die Entwicklung eines kostengünstigen, einfach anzuwendenden Ablators ist. Sogar eine Art, die ein Astronaut während eines Weltraumspaziergangs oder nach der Landung auf einem Planeten aufsprühen könnte.
Ablator als solches ist chemisch wirklich keine sehr komplexe Idee und lässt viel Raum für Verbesserungen in anderen Aspekten als "Ablativ". Das Auftragen auf Shuttle-Tanks erfolgte durch ein Aufsprühverfahren. Machen Sie also den festen, harten, nicht abtragenden Teil des Hitzeschilds wiederverwendbar, aber wenden Sie den Ablator bei Bedarf erneut an - auch unter Feldbedingungen. Behandeln Sie es einfach als Verbrauchsmaterial wie Kraftstoff oder Lebensmittel, nicht als Teil wie einen Motor - der Hitzeschild "verbraucht" Ablator, so wie der Motor Kraftstoff verbraucht.
Dem OP fehlt der Punkt, was ein ablativer Hitzeschild tatsächlich tut.
Die Hauptfunktion des Hitzeschilds besteht nicht darin, die Kapsel zu schützen. Eine aerodynamische Hülle würde weitaus besser abschneiden als ein Hitzeschild.
Die Hauptfunktion eines Hitzeschilds besteht darin, eine Kapsel von der Umlaufgeschwindigkeit abzubremsen.
Dies geschieht durch die Umwandlung von kinetischer Energie in eine enorme Menge an Wärme.
Tatsächlich berührt ein Großteil der erzeugten Wärme niemals den Hitzeschild.
Die Kapsel durch reine Isolierung zu schützen ist ziemlich schwierig. Da eine enorme Energiemenge abgeführt werden muss, oder der Hitzeschild die enormen Temperaturunterschiede für die langwierige Wiedereintrittssequenz (über 10 Minuten lang) isolieren müsste.
Außerdem liegt die Hauttemperatur bei etwa 160°C, was über dem Schmelzpunkt vieler Materialien liegt. Die meisten Materialien würden bei dieser Temperatur strukturell versagen.
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Mein Punkt ist natürlich, dass Sie tatsächlich versuchen, einen wiederverwendbaren Meteoritenfänger (in Bezug auf Energie) zu bauen.
ichkrase
Organischer Marmor
ichkrase