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玻璃窗被淘汰,猎户座飞船用上了亚克力窗

科普小知识2021-09-26 05:38:31
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玻璃窗被淘汰,猎户座飞船用上了亚克力窗

美国宇航局的工程师们正在确保这些窗户比以前的航天器上的窗户更完美、更轻、更便宜。

航天飞机或国际空间站上的窗户通常由多层玻璃制成。Orion使用塑料窗户,包括内置多层丙烯酸。这一小小的改变将提高航天器窗口的完整性。

休斯敦美国宇航局约翰逊航天中心猎户座窗口系统主任琳达·埃斯特斯说,为了保持飞船宇航员舱的压力,保证宇航员的生命,飞船承压外壳上的窗口总是由玻璃材料制成。然而,玻璃的结构并不可靠。长期的压力会使玻璃失去强度。轻微的损坏会大大降低玻璃的强度。太空飞行的环境决定了这一弱点不可忽视。

由于玻璃不是航天器的理想材料,工程师们开始寻找更好的替代材料。尽管有许多结构完美的材料,但几乎没有透明度。

玻璃窗被淘汰,猎户座飞船用上了亚克力窗

小窗户很酷。

在猎户座宇宙飞船研发之初,美国国家航空航天局曾考虑用聚碳酸酯制作内窗,但聚碳酸酯的光学性能不适用于高分辨率成像。然后,美国宇航局选择了丙烯酸材料,因为它可以提供一个清晰的视野,其内在的力量可以量化。许多水族馆使用丙烯酸材料。通过丙烯酸塑料,游客不仅可以清楚地看到动物,还可以确保游客和动物的安全。

目前,猎户座飞船有四个窗口,一个在乘员舱,另一个在后壳锥体。宇航员使用的对接舱和侧舱也增加了新的窗户。圆锥上的每个窗口有三层,圆锥窗口的最内层由丙烯酸材料制成。2014年12月,猎户座的首次试飞装备了丙烯酸窗户。工程股票市场今年将进一步测试丙烯酸的热完整性,以确定丙烯酸是否可以用于双层甚至单层玻璃。

玻璃窗被淘汰,猎户座飞船用上了亚克力窗

测试中的一种丙烯酸材料

猎户座使用丙烯酸材料的原因是为了减轻飞船的重量。由于结构的整体性得到了加强,偶然的中国商人或其他损害不会损害丙烯酸玻璃的强度,所以没有必要设置多层丙烯酸来提供冗余。减少猎户座飞船上窗户面板的数量不仅可以减轻飞船的整体重量,而且丙烯酸材料的密度只有玻璃的一半,而且它的重量比玻璃轻。

埃斯蒂斯说,在试飞期间,丙烯酸压力百叶窗将窗户系统的重量减轻了200多磅。航天器的重量减轻了,飞出地球大气层所需的推进力也减少了,这最终可以降低太空飞行的成本。

丙烯酸材料的另一个优点是它们比玻璃便宜得多。猎户座当前的玻璃窗已经非常经济,因为当前的玻璃窗是以前为航天飞机项目购买的库存玻璃。随着轨道飞行器的退役,埃斯蒂斯将这些资产转让给洛克希德·马丁公司,该公司也是猎户座的第一个承包商。利用这些资产制造窗户面板可以降低猎户座窗户面板的成本超过200万美元。

为了证明所有的窗户面板都可以由丙烯酸材料制成,还需要更多的测试,但是替代窗户材料为猎户座开辟了新的前景。