Η εμπορική αεροδιαστημική ακμάζει και θα γίνει σημαντικό συστατικό του μέλλοντος της ανθρωπότητας. Οι τρέχουσες βέλτιστες πρακτικές για νέα υλικά που εφαρμόζονται σε αυτόν τον τομέα αντικατοπτρίζονται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) και στους δορυφόρους που εξυπηρετούν τη Γη και ξεκινούν ταξίδια εξερεύνησης στο ηλιακό σύστημα. Ορισμένα υλικά είναι πιο προσαρμόσιμα σε περιβάλλοντα κενού από άλλα.
ΑΛΟΥΜΙΝΙΟ
Ίσως το πιο χρήσιμο χαρακτηριστικό του αλουμινίου είναι ότι είναι και στιβαρό και πολύ ελαφρύ. Το ίδιο το αλουμίνιο δεν είναι αρκετά ανθεκτικό για χρήση στο διάστημα, αλλά είναι το πιο κοινό πρόσθετο που χρησιμοποιείται στην κατασκευή κραμάτων για το διάστημα. Η προσθήκη αλουμινίου οφείλεται στο ότι μπορεί να μειώσει το βάρος του τελικού προϊόντος χωρίς να θυσιάζει υπερβολική αντοχή. Για παράδειγμα, οι αστροναύτες χρησιμοποιούν περσίδες αλουμινίου στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για να προστατεύσουν τον σταθμό από τα ιπτάμενα διαστημικά συντρίμμια.
Τιτάνιο και κράματα τιτανίου
Το τιτάνιο είναι ένα ελαφρύ μέταλλο που χρησιμοποιείται στα αεριωθούμενα αεροσκάφη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο του ή να κατασκευαστεί σε διαστημικά κράματα. Το τιτάνιο χρησιμοποιείται εκτενώς στην υπάρχουσα διαστημική υποδομή στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και στους δορυφόρους. Μια χαραγμένη πλάκα από καθαρό τιτάνιο από το έργο Rosetta έχει εγκατασταθεί τώρα έξω από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, που περιέχει αρχεία με τις γλώσσες της Γης. Το τιτάνιο μπορεί να αντέξει ακραία περιβάλλοντα στο διάστημα, συμπεριλαμβανομένων των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας, της κοσμικής και της ηλιακής ακτινοβολίας.
Σύνθετα υλικά άνθρακα άνθρακα
Αυτό το υλικό, γνωστό και ως RCC, είναι ζωτικής σημασίας στο πρόγραμμα των διαστημικών λεωφορείων των ΗΠΑ. Καλύπτει μια σημαντική περιοχή στην επιφάνεια των πτερύγων του διαστημικού λεωφορείου και αντέχει την ακραία ζέστη κατά την επανείσοδο στην ατμόσφαιρα. Η αρχή λειτουργίας είναι σαν ένα περίπλοκο ψυγείο αυτοκινήτου, που απελευθερώνει θερμότητα. Τοποθετείται οπουδήποτε όπου η υπερβολική θερμότητα μπορεί να επηρεάσει τη λειτουργία του διαστημικού σκάφους και να μεταφέρει θερμότητα μακριά από πιο ευαίσθητες περιοχές του διαστημικού σκάφους. Το RCC είναι ελαφρύ, αλλά και πολύ εύθραυστο. Κατά την εκτόξευση του διαστημικού λεωφορείου Columbia, ένα κομμάτι μονωτικού υλικού αφρού πολυουρεθάνης που έπεσε από την εξωτερική δεξαμενή καυσίμου προκάλεσε μερική ζημιά στο μονωτικό υλικό, με αποτέλεσμα ένα καταστροφικό γεγονός που σκότωσε επτά μέλη του πληρώματος. Το στρατιωτικό διαστημικό λεωφορείο X-37 και το Dreamchaser χρησιμοποίησαν μια πιο προηγμένη έκδοση του RCC που ονομάζεται TUFROC (συντομογραφία του Toughened Single Chip Fiber Reinforced Antioxidant Composite).
Κέβλαρ
Οι ίνες Kevlar είναι ένα σημαντικό διαστημικό υλικό. Ως γνωστόν, χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό ανθεκτικών ρούχων. Ο στρατός και οι υπηρεσίες επιβολής του νόμου χρησιμοποιούν γιλέκα από ίνες Kevlar για να προστατεύσουν στρατιώτες και αστυνομικούς από τραυματισμούς από σφαίρες. Ακριβώς όπως μπορεί να μπλοκάρει τις σφαίρες, οι ίνες Kevlar στο διάστημα μπορούν να προστατεύσουν τους δορυφόρους, τα διαστημικά σκάφη και τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό από τα επιπλέοντα συντρίμμια και τα διαστημικά συντρίμμια στην τροχιά της Γης. Η ίνα Kevlar είναι ελαφριά και ανθεκτική, ικανή να αντέχει σε ακραίες θερμοκρασίες και χαμηλές θερμοκρασίες χωρίς παραμόρφωση.
Μονωμένο γυαλί
Τα παράθυρα του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, του διαστημικού σκάφους Dragon και άλλων επανδρωμένων διαστημικών σκαφών είναι κατασκευασμένα από ανθεκτικό στη θερμότητα γυαλί. Το συνηθισμένο γυαλί θα σπάσει στο διαστημικό περιβάλλον και δεν μπορεί να αντέξει την επίδραση της εκτόξευσης ή της διέλευσης από την ατμόσφαιρα. Τα χαρακτηριστικά του ανθεκτικού στη θερμότητα γυαλιού του επιτρέπουν να αντέχει τη συνεχώς μεταβαλλόμενη πίεση των διαστημικών σκαφών που εισέρχονται και εξέρχονται από το διάστημα. Μπορεί να αντέξει σε εξαιρετικά υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες χωρίς να ραγίσει ή να σπάσει.
Ύφασμα πυριτίου και αεροτζελ
Για περιοχές στο διαστημόπλοιο που απαιτούν μεγαλύτερη ευελιξία, συνήθως χρησιμοποιείται ύφασμα πυριτίου. Για παράδειγμα, η περιοχή γύρω από το σύστημα προσγείωσης του αμερικανικού διαστημικού λεωφορείου χρησιμοποιεί ύφασμα πυριτίου. Αν και δεν είναι το πιο ανθεκτικό υλικό, μπορεί να αντέξει τη σκληρή δοκιμασία του διαστημικού ταξιδιού χωρίς να σπάσει. Το Airgel έχει χρησιμοποιηθεί στο διαστημικό λεωφορείο των Ηνωμένων Πολιτειών και τώρα χρησιμοποιείται στους ανιχνευτές του Άρη της NASA, συμπεριλαμβανομένων των Curiosity και Perseverance. Η χημική δομή της αερογέλης είναι παρόμοια με αυτή του γυαλιού. Οι πόροι του περιέχουν αέριο ή αέρα και όχι υγρό. Ένας μόνος πόρος είναι λιγότερο από το ένα δέκατο χιλιοστό της διαμέτρου μιας ανθρώπινης τρίχας, μόνο μερικά νανόμετρα. Η νανοπορώδης φύση του αερογέλης πυριτίου κάνει το υλικό να έχει τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα σε γνωστά στερεά.
