Er vindt een tijdsverloop plaats van zelfreparatie. Afbeelding tegoed: ESA Klik om te vergroten
Ruimtevaartuigen bouwen is een zware klus. Het zijn precisiestukken die moeten overleven in de airless omgeving van de ruimte, waar de temperatuur in een oogwenk kan oplopen van honderden graden Celsius tot honderden graden onder nul. Zodra een ruimtevaartuig in een baan om de aarde is, hebben ingenieurs vrijwel geen kans om iets te repareren dat kapot gaat. Maar wat als een ruimtevaartuig zichzelf zou kunnen repareren?
Dankzij een nieuwe studie, gefinancierd door ESA's General Studies Program en uitgevoerd door de afdeling Aerospace Engineering, University of Bristol, VK, hebben ingenieurs een stap gezet in de richting van die geweldige mogelijkheid. Ze haalden hun inspiratie uit de natuur.
"Als we onszelf snijden, hoeven we onszelf niet weer aan elkaar te lijmen, maar hebben we een zelfherstellend mechanisme. Ons bloed hardt uit om een beschermende afdichting te vormen voor de vorming van een nieuwe huid eronder ”, zegt dr. Christopher Semprimoschnig, materiaalwetenschapper bij ESA's European Space Technology Research Center (ESTEC) in Nederland, die toezicht hield op het onderzoek.
Hij stelde zich zulke snijwonden voor als analoog aan de 'slijtage' van ruimtevaartuigen. Extreme temperatuurverschillen kunnen ervoor zorgen dat kleine scheurtjes in de bovenbouw opengaan, evenals schokken door micrometeroïden - kleine stofdeeltjes die met opmerkelijke snelheden van enkele kilometers per seconde reizen. Gedurende de levensduur van een missie stapelen de scheuren zich op, waardoor het ruimtevaartuig verzwakt totdat een catastrofaal falen onvermijdelijk wordt.
De uitdaging voor Semprimoschnig was om het menselijke proces van het helen van kleine scheurtjes te repliceren voordat ze zich kunnen openen voor iets ernstigers. Hij en het team van Bristol deden het door een paar procent van de vezels die door een harsachtig composietmateriaal liepen, vergelijkbaar met dat van de onderdelen van ruimtevaartuigen, te vervangen door holle vezels die lijm bevatten. Ironisch genoeg moesten de holle vezels, om het materiaal zelfherstellend te maken, gemaakt zijn van een gemakkelijk breekbare stof: glas. "Als er schade optreedt, moeten de vezels gemakkelijk breken, anders kunnen ze de vloeistoffen niet afgeven om de scheuren te vullen en de reparatie uit te voeren", zegt Semprimoschnig.
Bij mensen reageert de lucht chemisch met het bloed, waardoor het hard wordt. In de airless omgeving van de ruimte moeten alternatieve mechanische aderen worden gevuld met vloeibare hars en een speciale verharder die lekt en zich vermengt wanneer de vezels worden gebroken. Beide moeten vloeibaar genoeg zijn om de scheuren snel te vullen en uit te harden voordat ze verdampen.
"We hebben de eerste stap gezet, maar er is nog minstens tien jaar te gaan voordat deze technologie zijn weg vindt naar een ruimtevaartuig", zegt Semprimoschnig, die van mening is dat er nu grotere tests nodig zijn.
De belofte van zelfherstellend ruimtevaartuig opent de mogelijkheid van missies van langere duur. De voordelen zijn tweeledig. Ten eerste zou een verdubbeling van de levensduur van een ruimtevaartuig in een baan om de aarde de kosten van de missie ongeveer halveren. Ten tweede betekent een verdubbeling van de levensduur van ruimtevaartuigen dat missieplanners missies kunnen overwegen naar verre bestemmingen in het zonnestelsel die momenteel te riskant zijn.
Kortom, een zelfherstellend ruimtevaartuig belooft een nieuw tijdperk van betrouwbaarder ruimtevaartuigen, wat meer gegevens betekent voor wetenschappers en betrouwbaardere telecommunicatiemogelijkheden voor ons allemaal.
Oorspronkelijke bron: ESA Portal
