Эта страница еще не переведена на русский язык
Металлургия 02.09.2022 Читать 5 мин

Вище неба: Ілон Маск будує зореліт зі сталі

Фахівці космічної програми SpaceX розраховують, що властивості нержавіючої сталі допоможуть створити Starship – багаторазовий корабель для міжпланетних подорожей. 

Геній, мільярдер, плейбой, філантроп Ілон Маск щодня завзято працює, хоч і не має на те нагальної потреби. Чому? У нього є велика мета – зробити мандрівки на Марс у досяжному майбутньому чимось на кшталт буденного вікенду для землян. Як каже винахідник, для цього лиш потрібен відповідний «транспорт» – ракета, котра витримає агресивне космічне середовище й не коштуватиме всі гроші світу. Цим вимогам чудово відповідає зореліт із нержавіючої сталі марки 301. 

Немає нічого особливо дорогого в ракетах. Просто ті, хто їх будував та обслуговував у минулому, робили це жахливо неефективно.

— Ілон Маск

Блискучий вибір

У березні 2019 року на заводі Маска демонтували нещодавно встановлене багатомільйонне обладнання, яке мало виробляти вуглепластик для корпусу Starship. Уже за пів року на презентації повномірного прототипу від компанії SpaceX Маск заявляє, що його нова ракета буде зі сталі та коштуватиме рекордно мало, бо на матеріал піде не $400-500 млн, як зазвичай, а лише 10 мільйонів!

БЮДЖЕТНИЙ ЗОРЕЛІТ

У  2019 році в інтерв’ю Райану Д'Агостіно Ілон Маск зауважив, що нержавіюча сталь значно вигідніша за теперішні альтернативні матеріали для космічного будівництва. Вартість вуглецевого волокна становить 135 доларів за кілограм, і понад третина йде в смітник під час виробництва. Тож реальна його вартість становить приблизно 200 доларів за кілограм. Така ж кількість нержавіючої сталі – навіть її «екзотичні» сплави – обійдеться приблизно 3 долари. От і виходить, що використання цього матеріалу для ракет у десятки разів здешевшує їх виробництво. 


Низький цінник на «нержавійку» – далеко не єдина причина її застосування в космобудівництві. Також цей матеріал має високу температуру плавлення. Сталь із відповідними параметрами може безпроблемно працювати при +820-870 °C. Тому з неї зроблять також інноваційний тепловий щит Starship, що захищатиме корабель від високих температур під час входу на планету з атмосферою як у Землі чи Марса. 

За задумом конструкторів, теплозахисний екран утворюватимуть два сталеві шари, з’єднані стрингерами, між якими тече вода. Зовнішній корпус – із мікроперфорацією. Через його дірочки «витікатиме» вода, утримуючи низьку температуру завдяки транспіраційному охолодженню.

Довідка

AISI 301 – хромонікелева нержавіюча сталь з унікальним поєднанням механічної міцності та корозійної стійкості. Сплав стійко чинить опір виразковій, крапковій і міжкристалічний корозії та міжкристалічному розтріскуванню. Дуже технологічний в обробленні, витримує тривалий вплив низьких та екстрависоких температур. Не магнітний. Така сталь застосовується для виготовлення деталей, що знаходяться в умовах підвищеної вологості, високих температур, соляних чи оцтових середовищах. З неї роблять кріогенну техніку, високоточні апарати, посудини, що працюють під тиском, елементи паливних і силових агрегатів, медичне та лабораторне обладнання. Використання AISI 301 дозволяє виготовляти металовироби з дуже тонкою стінкою, тому наразі цю сталь активно використовують для створення пілотованих космічних човників та продукції для авіації й космонавтики.

Окрім чудової поведінки під час випробування екстремальним теплом, нержавіюча сталь з високим вмістом хрому й нікелю при -270°C стає міцнішою на 50%, але зберігає певну пластичність. Це означає, що сплав не буде надкрихким навіть у космічний «мороз». Під час міжпланетних подорожей перепади температур – не дивина, а отже «нержавійка» є ідеальною для виготовлення зорельота. Ще один аргумент «за» нетиповий матеріал – поєднання високої міцності, пластичності й ударної в'язкості. Такі властивості дозволяють використовувати елементи меншого перерізу для будівництва корабля, що знижує його загальну вагу та металоємність. Відповідно конструкції з нержавіючої сталі, які повинні витримувати космічні навантаження й не деформуватися, виявляються більш компактними й легкими. 

АРХІВИ СВІДЧАТЬ

Корозійностійку сталь для будівництва ракет уже намагалися використовувати. З неї робили перші ракети Atlas на початку 1950-х. Тоді вони виглядали як балон у балоні. Недолік цих прототипів був у тому, що матеріал руйнувався під своєю вагою – настільки він був тонкий. Щось на кшталт повітряної кулі чи надувного замку, котрий зминається від недостатньої кількості повітря. Така конструкція не могла витримати навіть невелике корисне навантаження. Було кілька випадків, коли Атласи буквально падали на випробувальний майданчик і спричиняли катастрофу.

Візуалізація Starship, робота художника

Що вже вдалося SpaceX 

Starship розробляється як корабель для доставлення вантажів і людей на Місяць, Марс та інші об'єкти далекого космосу. До речі, NASA вже уклало з компанією SpaceX контракт на перевезення за його допомогою людей на Місяць у межах  програми Artemis. 

Ракета для міжпланетних подорожей складається з двох багаторазових елементів: першого ступеня – прискорювача Super Heavy та другого ступеня – космічного корабля заввишки 50 метрів, що називається Starship – так само як і весь зореліт. Презентація прототипу літальної частини відбулася 29 вересня 2019 року. Майже через два роки Ілон Маск поділився кадрами ракети й транспортування двигунів Super Heavy на стартовий майданчик. Будівництво повноцінного прототипу Starship завершилося на початку лютого 2022 р., отже чекати на феєричний запуск революційного космольоту залишилося недовго. 

1 – Starship SN24 у цеху складання Хай-Бей. 2-3 – прискорювач Super Heavy переміщується на орбітальну пускову установку

*Фото – з публікацій Ілона Маска у Твіттері