Material de protección térmica para embarcaciones reutilizables

Soy un poco nuevo en todo esto y tengo una pregunta rápida sobre el blindaje térmico. Mi investigación me dice que para las naves reutilizables (es decir, los transbordadores espaciales) solían usar escudos a base de plástico que se quemaban durante el reingreso antes de cambiar al 'Sistema de protección térmica del transbordador espacial' reutilizable que convierte el calor en forma gaseosa para desviarlo. . Me preguntaba por qué no ha habido (que yo sepa) el uso operativo de un escudo metálico altamente resistente al calor, como uno compuesto de tantalio o hafnio, que reduciría gradualmente el calor después del aterrizaje, al estilo del calor. fregaderos utilizados en las computadoras.

Cualquier idea sobre los inconvenientes de dicho sistema sería apreciada.

¡Salud!

Respuestas (1)

Te han informado mal.

Para el transbordador espacial, el sistema de protección térmica constaba de los siguientes materiales:

  • Carbono-carbono reforzado (RCC), utilizado en la tapa del morro, el área de la barbilla entre la tapa del morro y las puertas del tren de aterrizaje del morro, la punta de flecha detrás de la puerta del tren de aterrizaje del morro y los bordes de ataque del ala. Se utiliza cuando la temperatura de reentrada supera los 1260 °C (2300 °F).
  • Baldosas de aislamiento de superficie reutilizable de alta temperatura (HRSI), utilizadas en la parte inferior del orbitador. Hecho de cerámica de sílice LI-900 recubierta. Se utiliza cuando la temperatura de reentrada es inferior a 1260 °C.
  • Baldosas de aislamiento compuesto refractario fibroso (FRCI), que se utilizan para proporcionar mayor resistencia, durabilidad, resistencia al agrietamiento del revestimiento y reducción de peso. Algunas tejas HRSI fueron reemplazadas por este tipo.
  • Mantas aislantes flexibles (FIB), un aislamiento de superficie acolchado y flexible similar a una manta. Se usa cuando la temperatura de reingreso es inferior a 649 °C (1200 °F).
  • Losetas de aislamiento fibroso de una sola pieza endurecidas (TUFI), una loseta más fuerte y resistente que comenzó a usarse en 1996. Se usa en áreas de alta y baja temperatura.
  • Aislamiento de superficie reutilizable de fieltro (FRSI). Mantas de fieltro Nomex blanco en las puertas superiores de la bahía de carga útil, partes del fuselaje medio y los lados del fuselaje trasero, partes de la superficie superior del ala y una parte de las cápsulas OMS/RCS. Se usa cuando las temperaturas se mantienen por debajo de los 371 °C (700 °F).

Estos funcionan según el mismo principio que el aislamiento de las paredes de su casa: no conducen el calor (baja conductividad térmica), por lo que el exterior del escudo puede alcanzar altas temperaturas mientras que el interior se mantiene fresco.

Este video muestra el resultado: puede calentar un mosaico HRSI hasta que esté al rojo vivo y luego levantarlo con las manos desnudas.

Ninguno de los materiales del escudo térmico del transbordador 'convierte el calor en forma gaseosa'. Los escudos que hacen esto se llaman escudos térmicos ablativos . Se usó un escudo térmico ablativo en el módulo de comando Apollo. Este consistía en resina fenólica AVCOAT . Durante el reingreso, la resina se quemaría lentamente.

Para que un escudo térmico metálico sea efectivo, su conductividad térmica debe ser baja. La conductividad del hafnio es de 23 W/mK, mucho más alta que la de los materiales de protección térmica típicos, lo que lo convertiría en una mala elección como protección térmica.

Se han investigado escudos térmicos metálicos, por ejemplo, para el X-33.

Se utilizó otro enfoque para el avión espacial BAC Mustard de la década de 1960: utilizó revestimientos metálicos y una "estructura caliente": se permitió que la nave se calentara con el reingreso, contaban con que la fase de reingreso fuera lo suficientemente corta como para mantener la temperatura interna por debajo del límite.