“发现”号开展先进材料技术试验
[美国《航空周刊与航天技术》2005年8月8日刊报道] “发现”号机组人员对两项热防护技术开展的验证工作,将推动未来航天飞机在轨维修技术的进步。材料在特定的真空、温度及零重力条件下的性能是需要评估的内容。
该项目负责人称,试验表明材料可在空间环境下使用。对这些试样进行的地面试验表明,宇航员对于缺陷的及时发现及密封处理是相当有效的。非氧化物粘接剂及抗辐射材料在太空比在地面试验中更易于处理。
由Stephen Robinson 和日本宇航员Soichi Noguchi进行的STS-114太空舱外活动试验也将对随后飞行的“亚特兰蒂斯”号宇航员进行在轨维修提供帮助。
从电视中观察到的这些材料技术试验,就像一场在太空进行的日本烹饪表演。在次太空舱外活动试验的2个小时内,二位宇航员工作非常迅速,处理这些材料犹如蛋糕的糖衣一般,还不断擦拭工具。
试验的目的之一是验证宇航员将糊状的物质恰好放置到损伤处,而不产生溢出,这是在大的压力下操作通常存在的一个主要问题。
在任务控制中心,太空舱外活动试验负责人Cindy Begley 称,“事实上,我们已经做好了出现一团糟局面的充分心理准备。因为你事先无法预计,并且这也是我们为什么要开展试验的原因。但事实证明,结果非常干净利落。”
尽管为“发现”号准备了五种类型的修补技术,但在太空舱外活动试验中只进行了糊状的热防护瓦及增强的碳/碳复合材料机翼前缘修理材料的验证工作。在机身中舱上进行了碳/碳复合材料堵塞块的试验。
碳/碳复合材料有效载荷舱试验包括两排碳/碳复合材料的试样,每排含有3个6平方英寸(38.71平方厘米)的试样。4个试样含有2英寸(5.1厘米)长、0.25英寸(0.64厘米)深的裂纹,裂纹完全穿过材料。另两个试样用圆凿挖出跨度1.5英寸(3.6厘米)、0.125英寸(0.32厘米)深的缺陷。
Robinson的任务是采用填充枪将非氧化物粘接剂填于缺陷处。填充材料是由马歇尔航天中心及COI陶瓷公司(位于圣地亚哥的ATK公司的一家子公司)开发出的一种混有碳化硅粉末的聚合物先驱体。
他验证了两种技术。其一,他将少量非氧化物粘接剂直接置于裂纹之上,并用油灰刀将其抹平。另一个是将一小块材料放在旁边,宛如一个调色板,然后用油灰刀将材料填入裂纹及圆凿挖出的缺陷中。Noguchi站在旁边用特制的布将油灰刀擦拭干净以便更好地工作。从这两项试验中获得了重大发现:
小限度的起泡:在空间环境下,材料的起泡程度小于在地面真空室内进行的试验,这可能意味着在太空环境下更少出现接头不牢的现象。
可使用性:较少的起泡使得材料更易于抹平到裂纹及圆孔缺陷中。
时间限制:材料一旦从填充枪中挤出后,将其填入缺陷之前,仅有90秒的材料准备时间。事实证明这一时间已经足够,材料保持柔韧性的时间比预期的要长。
无蒸发沉积:在真空室试验中,非氧化物粘接剂会产生蒸发,这会造成使宇航员的头盔护目镜及其他表面上产生暗影、沉积。为避免出现不清爽的情况,直到执行试样数据收集任务的第三次太空舱外试验之前,一直将轨道器声传感器系统的光学部件移开。不过,在太空环境下确实未发生填充材料的雾化沉积现象。
温度范围:进行该试验的温度范围介于40~100华氏度,温度范围很窄,记录非氧化物粘接剂试验所需的时间至关重要,以便调整有效载荷舱的温度使其适应于该试验。此时,在非氧化物粘接剂冷的一面,材料实际温度介于33~57华氏度之间,但材料仍保持了相当好的可使用性。
防热瓦部件也安装在同一装置上,它由凿出深度缺陷的黑色瓦片组成。
Noguchi的工作是用一个海绵头刷子样的涂药器进行试验操作, 他将黑色的抗辐射材料轻敷在瓦片缺陷处,以改善损伤区域的抗辐射性。抗辐射材料由室温硬化的硅结合碳化硅粉末制成。
这种材料非常易于轻敷到发生损伤的防热瓦的锯齿形边缘上。试验内容包括分配抗辐射材料、刷子的使用及将抗辐射材料涂刷到较为难刷到的角落处。防热瓦试样在地面也进行了相应试验以便与空间试验进行对比。( 来源:航空信息中心 陈亚莉)








































