Süsinikkiust rakenduse laiendamine – kosmosehelikopteri labad
NASA Ingenuity Marsi helikopter uurib Marsil asuvat Jezero kraatrit. Samal ajal katsetavad NASA insenerid Maal süsinikkiust labasid ka järgmise põlvkonna Marsi helikopterite jaoks, mis ületavad Ingenuity jõudlust tulevastel Marsi-missioonidel, eriti 2030. aastateks kavandatud Marsi proovide tagastamise missioonil.
Atmosfäärirõhk ja pinnagravitatsioon Marsi pinnal on vastavalt alla 1% ja ühe kolmandiku Maa pinnal olevast. Just selle ülimadala pinnasurve tõttu võib Ingenuity kiirus lennata Marsil vahemikus 2400–2900 pööret minutis. See on palju suurem kui Maal, sest helikopterid vajavad lendamiseks tavaliselt vaid 500–600 pööret minutis.
Helikopter Ingenuity Mars kasutab nelja süsinikkiust laba, et moodustada kaks vastassuunas pöörlevat rootorit, mis tähendab, et need pöörlevad vastassuundades, vahemikuga 1,2 meetrit ja kiirus on vahemikus 2400 kuni 2900 pööret minutis, nagu eespool mainitud. Lisaks kaalub Ingenuity Maal umbes 1,8 kilogrammi, kuid kuna Marsi gravitatsioon on vaid kolmandik Maa omast, kaalub Ingenuity Marsi pinnal vaid 0,68 kilogrammi.
Järgmise põlvkonna Marsi helikopterite jaoks konstrueerivad NASA Pasadenas asuva Jet Propulsion Laboratory (JPL) insenerid labasid, mis on Ingenuity labadest 10 sentimeetrit pikemad ning millel on erinev disain ja suurem tugevus.
Millised on süsinikkiu kasutamise eelised kosmosetööstuses?
Süsinikkiust komposiitmaterjalidel on mitmesuguseid jõudluse eeliseid, mida traditsioonilistel metallmaterjalidel kosmosevaldkonnas ei ole. Need võivad oma mehaanilisi omadusi tõhusalt rakendada karmis ruumikeskkonnas ja neid saab kasutada pikka aega.
1. Kõrge tugevuse ja kaalu suhe: süsinikkiust komposiidid on tuntud oma suurepärase tugevuse ja kaalu suhte poolest. See funktsioon võimaldab kosmoseinseneridel kujundada kergeid struktuure ilma tugevust kahjustamata, mis aitab parandada kütusesäästlikkust ja üldist jõudlust.
2. Jäikus: süsinikkiul endal on jäikus, mis tagab suurepärase struktuurilise terviklikkuse. See jäikus on kriitiline kosmosetööstuses, kus komponendid peavad säilitama oma kuju ja vastu pidama aerodünaamilise ja mehaanilise koormuse korral deformatsioonile. 3. Väsimuskindlus: Süsinikkiust komposiitmaterjalidel on hea väsimuskindlus, mistõttu need sobivad osadele, mis on allutatud tsüklilistele koormustele, nagu tiib- ja kerekonstruktsioonid. See omadus aitab parandada kosmoselennundusstruktuuride eluiga ja vastupidavust. 4. Korrosioonikindlus: erinevalt metallidest ei korrodeeru süsinikkiud, mis on kasulik kosmosetööstuses kasutatavate rakenduste jaoks, mis puutuvad sageli kokku karmide keskkonnatingimustega, nagu suur kõrgus ja muutuv temperatuur. 5. Disaini paindlikkus: Süsinikkiust komposiite saab vormida keerukateks kujunditeks, mis võimaldab suuremat disaini paindlikkust, mis on eriti kasulik kosmosetööstuses, kuna aerodünaamilised ja struktuurilised kaalutlused nõuavad sageli keerulisi ja sujuvamaid kujundusi. 6. Elektrijuhtivus: Süsinikkiud on juhtivad, mis on kasulikud teatud lennunduses kasutatavate rakenduste jaoks ning seda saab kasutada staatilise elektri ja elektromagnetiliste häirete hajutamiseks, pakkudes õhusõiduki konstruktsioonile täiendavaid funktsioone. 7. Termiline stabiilsus: süsinikkiust komposiitmaterjalidel on hea termiline stabiilsus, mis võimaldab neil taluda kõrgeid temperatuure ilma olulise lagunemiseta. See omadus on kosmoserakendustes kriitiline, kuna osad võivad lennu ajal kokku puutuda äärmiselt kuuma keskkonnaga. 8. Vähendatud hoolduskulud: süsinikkiust komposiitide vastupidavus ja korrosioonikindlus aitavad vähendada kosmosetööstuse komponentide hoolduskulusid kogu nende kasutusea jooksul, pikendades seeläbi hooldusintervalle ja parandades töökindlust.