Simulação de material ejetado em superfícies de espaçonaves de titânio sob condições ambientais extremas de reentrada
Crédito:Universidade de Sheffield O tanque de hélio do estágio superior do Ariane 3, lançado em 1985, foi recuperado em Uganda em 2002, após a reentrada. Foram descobertos respingos de alumínio fundido no tanque, que foram identificados como depósitos de fixações locais.
A ESA e a CNES (Agência Espacial do Governo Francês) querem investigar mais aprofundadamente como os salpicos foram causados e os potenciais efeitos nos materiais de titânio e aço inoxidável, recriando, pela primeira vez, este ambiente extremo e cenário de reentrada à escala laboratorial.
Yunus Azakli, líder de engenharia para descoberta de materiais e prototipagem, adaptou o Arcast SC100 no Royce Discovery Center, Sheffield, para lançar alumínio fundido em folhas de Ti-6Al-4V e 316L que foram aquecidas por um miniforno especialmente projetado para recriar os materiais do Ariane 3 encontrados em 2002 após sua reentrada.
As condições durante a reentrada atmosférica da espaçonave na Terra podem fazer com que algumas peças de liga de alumínio derretam e se depositem em outros componentes metálicos. A interação desse material ejetado com componentes de titânio, como tanques de pressão de hélio, não foi, até agora, amplamente pesquisada e há incerteza sobre as reações superficiais durante a reentrada.
Este estudo foi realizado para determinar se tais interações com material ejetado de alumínio poderiam ter um efeito prejudicial em substratos de titânio (bem como de aço inoxidável) com temperaturas de superfície em torno de 1.000°C, a fim de replicar de perto as condições de reentrada na Terra. Um módulo de fiação por fusão Arcast foi modificado para lançar quantidades controladas de alumínio fundido de alta pureza em folhas de Ti-6Al-4V e 316L em altas temperaturas e temperatura ambiente sob uma atmosfera inerte.
A nova instalação de fusão adaptada em Royce oferece oportunidades para avaliar o alumínio fundido em substratos de alta temperatura. Este é um meio económico de fornecer aos investigadores materiais precisos para investigar o impacto da reentrada nos principais componentes da nave espacial.
A compreensão do efeito das condições extremas de reentrada permitirá aos engenheiros continuar a desenvolver materiais mais resilientes e eficientes com vista a minimizar o desperdício e aumentar a sustentabilidade.
