Илон Маск объяснил, почему Starship будет из нержавеющей стали

Компания SpaceX активно работает над сверхтяжелой ракетой-носителем Starship (ранее она называлась BFR ^[1]). Именно этот космический транспортник сможет обеспечить доставку грузов на Луну и Марс, что позволит человеку начать активнее осваивать космос. По мнению инженеров SpaceX лучшим материалом для создания такой ракеты является нержавеющая сталь. Не алюминий или углеродное волокно, а сталь.

На днях Илон Маск объяснил ^[2], почему это так. Основная причина — то, что построить корпус ракеты с использованием нержавеющей стали гораздо проще, чем из алюминия, углеродного волокна и прочих материалов. Да, корпус из карбоновой нити и алюминия будет много легче стального. Но разработка в этом случае затянется, а ведь Маск хочет реализовать свои планы как можно быстрее.

Кроме того, у стали есть и другие преимущества. Так, она значительно дешевле современных «космических» материалов. К примеру, один килограмм углеродного волокна стоит около $135. При создании корпуса ракеты весь объем этого материала не получится использовать в силу специфических его свойств. Около 35% карбона — это брак. Поэтому условная стоимость его увеличивается до $200 за 1 кг. А вот килограмм листовой стали обходится всего в $3, и производят нержавейку многие предприятия, дефицитом она станет очень нескоро.

Кроме того, нержавеющая сталь (специализированный сплав) лучше выносит перепады температур. Она устойчива к внешним факторам, а для конструкторов важно, чтобы в материале не образовывались микротрещины, которые могут привести к критическим поломкам, которые недопустимы. Более того, специальные сорта стали с добавлением хрома и никеля устойчивы к сверхнизким температурам. Топливо для ракет имеет чрезвычайно низкую температуру, так что материал баков должен выдерживать ее.

Если обычную сталь охладить жидким азотом, а затем ударить молотком — она разобьется, как стекло. Такое поведение материала бака недопустимо для космической промышленности. И нержавеющая сталь с добавлением хрома и никеля — выход из положения. Она не подвержена разрушительному влиянию сверхнизкой температуры. Еще она устойчива к вибрациям и перегрузкам. Обычная сталь при условиях эксплуатации космического транспорта может дать трещину, которую потом уже никак не починить. Хромоникелевые сплавы не так хрупки, как другие сорта стали.

Также нержавеющая сталь поможет ^[6] создать многоразовый тепловой экран. Маск планирует заменить жаропрочные плитки, которые применяются сейчас для защиты корпуса космических кораблей на двухслойный стальной «бутерброд». Корпус будет состоять из двух слоев стали, между ними — обычный воздух. Для защиты корабля от высокой температуры в пространство между слоями будут впрыскивать воду. В случае использования карбона будет не два слоя, а от 60 до 120 слоев.

Сталь без проблем справится с температурой в 800 градусов Цельсия, чем не могут похвастаться алюминий и карбон. Последний начинает деформироваться уже при температуре в 150 градусов Цельсия. Алюминий плавится при 660 градусах. Таким образом, корабль будет отлично защищен от многих факторов, которые угрожают критическими сбоями современным ракетам из алюминия и карбона. Благодаря этому теплозащитный экран может быть гораздо более легким, а еще — более дешевым, чем карбоновый или алюминиевый.

К слову, именно нержавеющую сталь пытались применить инженеры НАСА при создании «Атласа». Затем они отказались от этой идеи, поскольку не смогли создать сплав с требуемыми качествами. Но сейчас металлургия гораздо совершеннее того, что имели инженеры середины прошлого века, так что Илон Маск уверен в успехе.

По словам предпринимателя, SpaceX будет применять сталь 301 марки. Да, это звучит странно в космическую эпоху, но главное здесь — практичность и эффективность. Сталь 301 марки часто используется для создания труб, устойчивых к агрессивным средам. Сопротивление негативным внешним факторам — ценное свойство, которое необходимо космической промышленности.

У SpaceX, по словам Илона Маска, есть собственная команда специалистов-материаловедов. Именно они пришли к выводу, что на данном этапе лучшим вариантом будет 301 марка стали. Позже, возможно, будет использоваться иной сплав.

Автор: marks

Источник ^[7]