Materijal za samopopravljajuće svemirske letjelice

Zacjeljive strukture svemirskih letjelica uskoro bi mogle biti moguće zahvaljujući vrhunskoj kompozitnoj tehnologiji. Švicarske tvrtke CompPair i CSEM s belgijskom tvrtkom Com&Sens udružile su se s Europskom svemirskom agencijom (ESA) kako bi modificirale svoj samoobnavljajući proizvod od karbonskih vlakana za upotrebu u svemirskom prijevozu.

Projekt Cassandra uključuje senzore i grijaći element u kompozitnom materijalu od karbonskih vlakana, što svemirskim letjelicama omogućuje autonomni popravak početnih faza oštećenja.

Kompozitni materijali poput polimera ojačanih ugljičnim vlaknima sve se više koriste u konstrukcijama svemirskih letjelica. Sastoje se od polimerne matrice, ojačane slojevima ugljičnih ili staklenih vlakana.

To stvara čvrst i lagan materijal, otporan na koroziju. Međutim, kompozitni materijali također su osjetljivi na oštećenja, posebno ako bi više puta letjeli u svemir i natrag, a male pukotine se s vremenom mogu pogoršati. Popravci mogu biti skupi i dugotrajni te mogu oslabiti strukturni integritet.

Imajući to na umu, CompPair je razvio 'HealTech', kompozitni materijal koji se može "samoobnavljati". Zagrijavanjem materijala, sredstvo za zacjeljivanje unutra se aktivira i ponovno se puni kako bi popravilo štetu uzrokovanu udarcima ili stresom.

Prototip kompozitne strukture stvoren je integriranjem mreže optičkih senzora u HealTechova vlakna prožeta smolom. Senzori točno određuju svako oštećenje strukture. Nakon što se uoči, materijal se zagrijava putem integriranih 3D printanih aluminijskih rešetki na 100–140 °C.

Ispitivani su različiti uzorci materijala veličine od 2x10 cm do 40x40 cm. Ispitivanja su bila usmjerena na učinkovitost praćenja oštećenja materijala, homogeno zagrijavanje i sposobnost samoobnavljanja.

Sljedeća faza testiranja uključivat će prilagodbu materijala većem obliku kao što je kompletan kriogeni spremnik goriva.

Ovaj materijal mogao bi smanjiti otpad koji nastaje prilikom svemirskih misija i bio bi idealan za rakete za višekratnu upotrebu.

Voditeljica istraživanja i razvoja za CompPair, Cecilia Scazzoli, objašnjava: „Oduševljena sam što smo pokazali da HealTech kompoziti s nadzorom stanja i sustavima za grijanje pokazuju autonomno otkrivanje oštećenja i zacjeljivanje te visoku otpornost na mikropukotine. To ih čini prikladnima za zahtjevne spremnike goriva i višekratne svemirske konstrukcije te otvara put lakšim i održivijim komponentama svemirskih letjelica.“