Geschreven door Catherine LathamVerslaggever-functies
NASAAls je aan kurk denkt, denk je misschien aan die knal champagne op oudejaarsavond, maar een deel van deze veelzijdige boomschors zal astronauten ook veilig houden als de mensheid terugkeert naar de maan.
Het ruimtetijdperk heeft de wereld veel geavanceerde gereedschappen en innovatieve nieuwe materialen gebracht Ultrasterke legering En Traagschuim Voor gevriesdroogd voedsel en Sensoren in de camera van uw mobiele telefoon. Dergelijke geavanceerde technologieën hebben NASA en soortgelijke ruimtevaartorganisaties geholpen om de uitgestrektheid van de ruimte binnen te dringen. Het kan dus een verrassing zijn om te zien dat het volgende tijdperk van ruimteverkenning afhankelijk is van een bescheidener materiaal, aangezien mensen ernaar streven terug te keren naar de maan en zelfs verder naar Mars: kurk.
Dit eeuwenoude materiaal, gewonnen uit de bast van bomen die rond de Middellandse Zee groeien, is misschien het meest bekend als stop in wijn- en champagneflessen. Maar vanwege hun uitzonderlijke eigenschappen worden ze gebruikt in belangrijke onderdelen van ruimterakethardware, en ze zouden de komende jaren een grotere rol kunnen spelen.
De wereld is momenteel getuige van een ‘versnelling’ De groei van de ruimtevaart Omdat commerciële ruimtevaartbedrijven het goedkoper dan ooit maken om satellieten, ruimtevaartuigen en zelfs mensen in een baan om de aarde te brengen. Maar het lanceren van raketten Het kan een aanzienlijke impact hebben op het milieuWetenschappers en ruimtevaartorganisaties hopen dus manieren te vinden om dit probleem op te lossen Verduurzaming van de ruimtevaart. Velen kijken ernaar uit Natuurlijke materialen Als een manier om hun impact op aarde en daarbuiten te verminderen.
Maar bereiken bomen werkelijk de grenzen van de ruimte? Wat betekent duurzaamheid eigenlijk voor de luchtvaartindustrie?
Corticera amorimMaterialen die de extremen van de ruimtevaart kunnen weerstaan, moeten kunnen multitasken. Het moet licht van gewicht zijn, maar ook… Extreem sterk en bestand tegen hitte en straling -En zelfs in staat om te transformeren als reactie op hun omgeving. Daarom experimenteren onderzoekers Opkomende materialen Met bijzondere eigenschappen. Maar ze gaan ook terug op een deel van wat mensen al duizenden jaren gebruiken.
Het groeit voornamelijk in de zuidelijke mediterrane landen, Mensen gebruiken al 5000 jaar kurk. De afgelopen decennia is het in veel toepassingen gebruikt Koelkasten voor poolonderzoeksschepen En Onderzeeërs.
“Het kurkbos is een uniek ecosysteem”, zegt Antonio Ríos Amorim, CEO van de Portugese kurkproducent Corteseira Amorim. “Het is een van de werelden 36 punten voor biodiversiteit. Hij zij Draagt bij aan klimaatregulering“Het is een drijvende kracht voor duurzame ontwikkeling en speelt een cruciale rol in het ecologische evenwicht in de wereld.”
Corticeira Amorim produceert al meer dan 150 jaar kurk en levert aan de lucht- en ruimtevaartindustrie Sinds de jaren zestig.
“70% van de celstructuur van kurk bestaat uit lucht”, zegt Amorim. “Voor elke kubieke centimeter heb je 40 miljoen cellen. Dat betekent dat het een heel licht materiaal is en hele sterke celwanden heeft. Daardoor is het een hele goede isolator.” Hij voegt eraan toe dat kurk bestand is tegen extreme temperatuurschommelingen. “Dit is niet iets wat wij doen, dit is een geschenk van de natuur.”
In de jaren zestig werden kurkplaten gebruikt om daken te isoleren Minuteman-rakettenDit zijn Amerikaanse langeafstandsraketten die zijn ontworpen om thermonucleaire kernkoppen te vervoeren tijdens de Koude Oorlog. Boeing gebruikte kurk vermengd met hars in het vervangbare lanceersysteem. Delta IVDit komt door de anti-cokeseigenschappen. In 2020 testte de European Space Agency (Esa) ook kurk als terugkeerbuffer Karaman Het was een satelliet Viel uit het internationale ruimtestationen gegevens verzamelen over het opnieuw binnendringen in de atmosfeer terwijl deze op de aarde valt. En Kurk wordt momenteel gebruikt in het Atlas V-programma van United Launch Alliancehet belangrijkste lanceervoertuig dat NASA de afgelopen 21 jaar heeft gebruikt en dat robots vervoerde Missies naar Mars En Jupiter.
Nu hoopt NASA precies dat te doen Mensen naar de maan sturen Met behulp van een kurkgeïsoleerde raket. NASA's nieuwe zware raket Ruimtelanceersysteem (SLS) versnelt Van 0-28.000 km/u (0-28.000 km/u) en in slechts acht minuten tot meer dan 160 km boven de grond. Tijdens de vlucht hoopt zich ongebruikelijke hitte op. Maar de cryogene brandstof – bestaande uit vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof – die de raket aandrijft, moet koud blijven. Als de temperatuur te hoog oploopt, verandert de brandstof in een gas
WetenschappelijkBij de derde Artemis-missie zal de SLS astronauten lanceren voor NASA Orion-ruimtevaartuig Voor de eerste keer ooit Een missie naar de zuidpool van de maan. Zonder adequate isolatie zou de structurele integriteit van de raket in gevaar komen – en zouden de levens van de astronauten in gevaar komen.
Michael Aldridge is materiaalingenieur bij NASA. Het is zijn taak om de materialen te kiezen die erin gaan Thermische beveiligingssystemen toegepast op maanraketapparaten. Deze zullen van cruciaal belang zijn “om de structurele temperaturen te behouden tijdens het instappen en het besturen van het voertuig”, zegt hij.
Hij zag hoe Artemis I in november 2022 werd gelanceerd, zegt dat het moeilijk te verwerken was, en na jaren werken verliet hij eindelijk het lanceerplatform. Maar met Artemis 2 in november 2024 en Artemis 3 in 2025 zullen de risico's veel groter zijn – als er mensen aan boord komen.
“Iedereen moet kalm en kalm blijven, want weet je, we zitten nog steeds aan de console en kijken naar de raket, kijken naar de uitvoering”, zegt hij. “Maar we zullen proberen de duizeligheid te beteugelen die gepaard gaat met het kijken naar dit gigantische voertuig dat van het platform loskomt – al die kracht en stuwkracht. Het is verbazingwekkend.”
Momenteel gepland voor 2025, zal dit de eerste missie zijn De mensheid zal voet op de maan zetten Over ruim 50 jaar. Vier astronauten zullen vertrekken vanuit het Kennedy Space Center in Florida en bovenop NASA's SLS zitten – de enige raket die krachtig genoeg is om Orion, zijn bemanning en voorraden in één enkele lancering naar de maan te sturen.
De SLS zal wel moeten Bestand tegen extreme temperaturen Tijdens zijn vlucht vanaf de aarde varieert de temperatuur van -423 F (-253 C) tot meer dan 200 F (93 C). Om dit tegen te gaan, ontwikkelt NASA geavanceerde thermische beveiligingstechnologieën – A Er wordt gebruik gemaakt van sproeischuimisolatie, samen met andere traditionele isolatiematerialen, waaronder kurk – die belooft haar te beschermen Van vuur en ijs.
Kurk, hoewel zwaarder dan schuim, biedt een sterkere bescherming. Kurkplaten en -blokken zullen worden toegepast op SLS-gebieden die hoge thermische belastingen verwachten“Neem de basisfase”, zegt Aldredge Motorgedeeltewaar Vier RS-25-motoren zal produceren Bijna negen miljoen pond (40 miljoen Newton) stuwkracht Tijdens de lancering en opstijging. De kurk wordt eronder geplaatst Solide raketboostersEn op oppervlakken en gebieden waar voedingslijnen onder de raket doorlopen om met andere apparaten te communiceren.
Verenigde LanceringsalliantieVóór de vlucht zal er een laatste test van de isolatie plaatsvinden – wanneer alle vier de RS-25-motoren draaien, zullen het schuim en de kurk de apparaten beschermen.”Warm en koud botsen ook“.
“Tijdens de klim wordt het erg heet aan de onderkant van de auto”, zegt Aldridge. “De motoren brandden door en er kwam veel hitte uit de motoren en de solide raketaanjagers aan de zijkanten. We hadden dus een materiaal nodig dat sterk genoeg was om de thermische belastingen aan de basis van de raket aan te kunnen. Composiet, en één dat zou wegsmelten.”
Tijdens ablatie, legt Aldredge uit, worden sommige van de Materialen aan de buitenkant van de auto branden en nemen warmte meewaardoor de basisstructuur van het voertuig koel blijft.
Maar staat duurzaamheid hoog op de NASA-agenda als het gaat om het kiezen van materialen voor zijn raketten? Niet in termen van impact op het milieu, maar in termen van betrouwbare beschikbaarheid op lange termijn, zegt Aldredge.
“Duurzaamheid is niet noodzakelijk iets waar we vanaf het begin naar streven”, zegt hij. “We zijn op zoek naar materialen die effectief kunnen zijn. Welke materialen kunnen we krijgen? Welke materialen zijn direct beschikbaar? En welke materialen zullen in de toekomst moeilijk of duur zijn om te verkrijgen? Als je systemen hebt die zo complex zijn als wij, is de meer dingen die je nodig hebt kunnen constant blijven, hoe langer hoe beter.”
NASA/Joel KofskyAan de andere kant zegt de UK Space Agency (UKSA) dat het stappen in de richting hiervan zet Het verminderen van de impact op het milieumet plannen om te gebruiken Gerecyclede materialen – inclusief kurk – om de voortstuwingssystemen van hun draagraketten te isoleren.
“We richten ons ook op ecologische en economische duurzaamheid”, zegt Mauro Augelli, hoofd- en lanceringssysteemingenieur van UKSA. “Het gaat om het respecteren van de planeet en het respecteren van hulpbronnen.”
Hij voegt er echter aan toe dat natuurlijke materialen – die hij definieert als materialen met minimale bewerking zoals kurk – onvoorspelbaar kunnen zijn.
Dit vind je misschien ook leuk:
“Als je het niet vaak aanpakt, kun je twijfels krijgen over het gedrag”, zegt hij. “Bovendien, als je denkt aan verkenning of levensondersteuning voor astronauten, kunnen biomaterialen vlam vatten en zijn ze doorlaatbaar. Dit zijn geen eigenschappen die je wilt hebben, bijvoorbeeld als je een basis op de maan aan het creëren bent.”
UKSA beoordeelt momenteel de levenscycli van de materialen die zij gebruikt. Hij zegt dat de voorkeur moet uitgaan naar materialen met de laagste milieu-impact gedurende de gehele levenscyclus.
'Het is een afweging tussen missiedoelstellingen en… [sustainability]. “Als we het hebben over levenscyclusanalyses, zijn natuurlijke materialen beter dan andere materialen.”
Hij voegt er echter aan toe dat Groot-Brittannië ook materialen zoals polymeren onderzoekt, die, wanneer ze worden gerecycled, kunnen worden gecombineerd met andere materialen voor gebruik bij thermische bescherming.
Maar voorlopig zullen bomen niet alleen belangrijk blijven voor het leven hier op aarde, maar sommige zijn ook bestemd voor de sterren.
—
Als je dit verhaal leuk vond Abonneer u op de Essential List-nieuwsbrief – Een zorgvuldig geselecteerde selectie van onmisbare functies, video's en nieuws die elke vrijdag in uw inbox wordt bezorgd.
Sluit u aan bij 1 miljoen toekomstige fans door ons leuk te vinden FacebookOf volg ons Twitteren of Instagram.
“Bierliefhebber. Toegewijde popcultuurgeleerde. Koffieninja. Boze zombiefan. Organisator.”
More Stories
De gloed van een exoplaneet kan worden veroorzaakt door sterlicht dat wordt weerkaatst door vloeibaar ijzer
Onderzoek naar de “kosmische onbalans” in de zwaartekracht
Heeft de James Webb-ruimtetelescoop echt buitenaards leven ontdekt? Wetenschappers zijn daar niet zo zeker van