Oglekļa šķiedras lietojumu paplašināšana – kosmosa helikopteru lāpstiņas vai nolaišanās uz Marsa.
NASA Ingenuity Mars helikopters pēta Jezero krāteri uz Marsa, savukārt NASA inženieri uz Zemes testē oglekļa šķiedras lāpstiņas nākamās paaudzes Marsa helikopteriem. Šie helikopteri ir paredzēti, lai pārspētu Ingenuity veiktspēju, jo īpaši Marsa parauga atgriešanas misijai, kas plānota 2030. gados.
Atmosfēras spiediens uz Marsa virsmas ir mazāks par 1% no spiediena uz Zemes, un tā virsmas gravitācija ir aptuveni viena trešdaļa. Šī ārkārtīgi zemā virsmas spiediena dēļ Ingenuity rotora ātrumam ir jābūt no 2400 līdz 2900 apgriezieniem minūtē (apgr./min), lai lidotu uz Marsa. Tas ir ievērojami augstāks nekā uz Zemes, kur helikopteriem parasti ir nepieciešami tikai 500 līdz 600 apgr./min.
Ingenuity ir četras oglekļa šķiedras lāpstiņas, kas izvietotas divos pretēji rotējošos rotoros, kas nozīmē, ka tie griežas pretējos virzienos ar 1,2 metriem un darbojas ar iepriekšminētajiem rotora ātrumiem no 2400 līdz 2900 apgr./min. Turklāt Ingenuity uz Zemes sver aptuveni 1,8 kilogramus, bet, tā kā Marsa gravitācija ir tikai viena trešdaļa no Zemes gravitācijas, tā uz Marsa virsmas sver tikai 0,68 kilogramus.
Nākamās paaudzes Marsa helikopteriem NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) Pasadenā inženieri izstrādā lāpstiņas, kas ir par 10 centimetriem garākas nekā Ingenuity, kurām ir atšķirīgs dizains un lielāka izturība.
Oglekļa šķiedras priekšrocības kosmosa lietojumos
Oglekļa šķiedru kompozītmateriāli piedāvā vairākas veiktspējas priekšrocības aviācijas un kosmosa nozarē, kas nepiemīt tradicionālajiem metāla materiāliem, ļaujot tiem efektīvi darboties skarbos kosmosa apstākļos un nodrošināt ilgstošu lietošanu.
Augsta izturības un svara attiecība: Oglekļa šķiedras kompozītmateriāli ir slaveni ar izcilu stiprības un svara attiecību. Šis raksturlielums ļauj aviācijas un kosmosa inženieriem izstrādāt vieglas konstrukcijas, nesamazinot izturību, tādējādi uzlabojot degvielas patēriņa efektivitāti un kopējo veiktspēju.
Stīvums: Oglekļa šķiedrai piemīt stingrība, kas nodrošina izcilu struktūras integritāti. Šī stingrība ir ļoti svarīga aviācijas un kosmosa lietojumos, kur komponentiem jāsaglabā sava forma un jāiztur deformācija aerodinamiskās un mehāniskās slodzēs.
Izturība pret nogurumu: Oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem ir laba noguruma izturība, tāpēc tie ir piemēroti komponentiem, kas pakļauti cikliskām slodzēm, piemēram, spārnu un fizelāžas konstrukcijām. Šis īpašums palīdz palielināt kosmosa konstrukciju kalpošanas laiku un izturību.
Izturība pret koroziju: Atšķirībā no metāliem, oglekļa šķiedra nerūsē, kas ir izdevīgi kosmosa lietojumiem, kas bieži ir pakļauti skarbiem vides apstākļiem (piemēram, lielam augstumam un mainīgām temperatūrām).
Dizaina elastība: Oglekļa šķiedras kompozītmateriālus var veidot sarežģītās formās, kas nodrošina lielāku dizaina elastību. Tas ir īpaši izdevīgi aviācijas un kosmosa jomā, kur aerodinamiskie un strukturālie apsvērumi bieži prasa sarežģītus un racionalizētus dizainus.
Elektriskā vadītspēja: Oglekļa šķiedrai piemīt elektrovadītspēja, kas var būt noderīga noteiktiem kosmosa lietojumiem, palīdzot izkliedēt statisko elektrību un elektromagnētiskos traucējumus, tādējādi nodrošinot papildu funkcionalitāti gaisa kuģu projektēšanā.
Termiskā stabilitāte: Oglekļa šķiedru kompozītmateriāliem ir laba termiskā stabilitāte, kas ļauj tiem izturēt augstu temperatūru bez ievērojamas degradācijas. Šis raksturlielums ir kritisks aviācijas un kosmosa lietojumos, jo komponenti lidojuma laikā var tikt pakļauti lielam karstumam.
Samazinātas uzturēšanas izmaksas: Oglekļa šķiedras kompozītmateriālu izturība un izturība pret koroziju samazina kosmosa komponentu apkopes izmaksas visā to dzīves ciklā, pagarinot apkopes intervālus un uzlabojot uzticamību.
