تولید شیلنگ ها، آن‌قدر که به نظر می‌رسند ساده نیستند. این لوله‌های انعطاف‌پذیر، نقش بسیار حیاتی در صنایع مختلف و از جمله صنایع فضایی ایفا می‌کنند. در فضاپیماها، وظیفه انتقال سیالات حیاتی مانند سوخت، اکسیدان، آب و حتی هوا را بر عهده دارند. در این مقاله، به بررسی نقش آن در صنایع فضایی، انواع آن‌ها، چالش‌های استفاده از آن‌ها در فضا و آینده آن‌ها خواهیم پرداخت.
اهمیت شیلنگ ها در صنایع فضایی:
انتقال سیالات حیاتی: در فضاپیماها برای انتقال سوخت، اکسیدان، آب، روغن هیدرولیک و سایر سیالات مورد نیاز برای عملکرد سیستم‌های مختلف استفاده می‌شوند.
انعطاف‌پذیری و وزن کم: به دلیل محدودیت فضا و وزن در فضاپیماها، شلنگ باید بسیار سبک و انعطاف‌پذیر باشند تا بتوان آن‌ها را به راحتی در فضاپیما جای داد.
مقاومت در برابر شرایط سخت: شیلنگ‌های فضایی باید در برابر دماهای بسیار بالا و پایین، فشارهای شدید، تابش‌های کیهانی و خلاء فضا مقاومت کنند.
ایمنی: هرگونه نشت یا خرابی در این محصول می‌تواند عواقب جبران‌ناپذیری برای ماموریت فضایی داشته باشد، بنابراین ایمنی یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های آن است.
انواع شیلنگ های فضایی:
فلزی: این محصول از فلزاتی مانند استیل تولید می شود. و برای انتقال سیالات با فشار بالا و دماهای بالا استفاده می‌شوند.
تفلون: این شیلنگ ها از تفلون تولید می شوند. به دلیل مقاومت در برابر مواد شیمیایی و دماهای بالا، در کاربردهای حساس استفاده می‌شوند.
کامپوزیتی: این شلنگ ترکیبی از الیاف تقویت‌کننده و رزین هستند و به دلیل مقاومت بالا، وزن کم و انعطاف‌پذیری، در بسیاری از کاربردهای فضایی استفاده می‌شوند.
چالش‌های استفاده از شیلنگ ها در فضا:
شلنگ به عنوان رگ‌های حیاتی فضاپیماها، نقش بسیار مهمی در انتقال سیالات حیاتی ایفا می‌کنند. با این حال، محیط فضا با شرایط بسیار سخت و متفاوتی نسبت به زمین همراه است که استفاده از شیلنگ ها را با چالش‌های جدی مواجه می‌کند.
شرایط محیطی سخت:
فضا محیطی بسیار خشن است و شلنگ باید در برابر دماهای بسیار بالا و پایین، تابش‌های کیهانی، خلاء فضا و تغییرات فشار مقاومت کنند.
در فضا، دمای محیط می‌تواند از چند صد درجه زیر صفر تا چند صد درجه بالای صفر متغیر باشد. این تغییرات شدید دما باعث انبساط و انقباض مواد تشکیل‌دهنده شیلنگ شده و ممکن است به ترک خوردگی یا تغییر شکل آن‌ها منجر شود.
فضاپیماها در هنگام ورود و خروج از سایه سیارات، تغییرات دمایی بسیار سریعی را تجربه می‌کنند که این امر می‌تواند باعث ایجاد تنش‌های حرارتی شود.تابش‌های کیهانی مانند اشعه ایکس و گاما می‌توانند به ساختار مولکولی مواد تشکیل‌دهنده شیلنگ آسیب رسانده و خواص مکانیکی و شیمیایی آن‌ها را تغییر دهند.این تابش‌ها باعث پیر شدن زودرس مواد شده و عمر مفید را کاهش می‌دهند.
وزن و حجم:
هر گرم وزن اضافی در فضاپیما هزینه بسیار بالایی دارد، بنابراین باید تا حد امکان سبک و کم‌حجم باشند.کی از چالش‌های اصلی استفاده از شلنگ در فضا، محدودیت شدید در وزن و حجم است. هر گرم وزن اضافی در فضاپیما، هزینه بسیار بالایی را در بر دارد و باعث کاهش بار مفید فضاپیما می‌شود. همچنین، فضای محدود داخل فضاپیما، نیازمند استفاده بهینه از فضا است.
باید به گونه‌ای بسته‌بندی شوند که در حین حمل و نقل و پرتاب به آن‌ها آسیبی نرسد و کمترین حجم ممکن را اشغال کنند.تعمیر و نگهداری در فضا بسیار دشوار و پرهزینه است. بنابراین، باید از موادی استفاده شود که عمر مفید بالایی داشته باشند و نیاز به تعمیرات مکرر نداشته باشند.
ویبراسیون و شوک:
در طول پرتاب و فرود فضاپیما، شیلنگ‌ها در معرض لرزش‌ها و شوک‌های شدیدی قرار می‌گیرند که می‌تواند به آن‌ها آسیب برساند. همانطور که می‌دانید، محیط فضا محیطی بسیار خشن و پر از ارتعاشات و شوک‌های ناگهانی است. این شرایط سخت، چالش‌های جدی را برای استفاده از این محصول در فضا ایجاد می‌کند.
ویبراسیون‌های مداوم باعث ایجاد ترک‌های خستگی در مواد تشکیل‌دهنده شلنگ می‌شود. این ترک‌ها با گذشت زمان بزرگ‌تر شده و در نهایت منجر به پارگی شلنگ می‌شوند.اتصالات شیلنگ نیز تحت تاثیر ویبراسیون قرار می‌گیرند و ممکن است شل شده و باعث نشت سیال شوند.
استفاده از موادی با خاصیت جذب انرژی و مقاومت بالا در برابر خستگی، مانند کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف کربن، می‌تواند به کاهش اثرات ویبراسیون کمک کند.طراحی اتصالات به گونه‌ای که محکم و مقاوم در برابر لرزش باشند، از اهمیت بالایی برخوردار است.
پیر شدن مواد:
مواد تشکیل‌دهنده شیلنگ‌ها در معرض پرتوهای کیهانی و تغییرات دما، به مرور زمان پیر شده و خواص خود را از دست می‌دهند.یکی از چالش‌های اساسی در استفاده از شیلنگ‌ها در فضا، پیر شدن مواد تشکیل‌دهنده آن‌ها است. محیط خشن فضا با عوامل مختلفی مانند تابش‌های کیهانی، تغییرات دمایی شدید و خلاء، باعث تخریب تدریجی مواد و کاهش عمر مفید آن‌ها می‌شود.
ذرات پرانرژی مانند پروتون‌ها و الکترون‌ها که از خورشید و سایر منابع کیهانی ساطع می‌شوند، با برخورد به مواد شیلنگ، باعث شکستن پیوندهای شیمیایی و ایجاد رادیکال‌های آزاد می‌شوند. این رادیکال‌ها بسیار واکنش‌پذیر هستند و باعث تخریب تدریجی مواد می‌شوند.
سخن پایانی
شیلنگ‌ها، هرچند جزء اجزای کوچک یک فضاپیما هستند، اما نقش بسیار مهمی در موفقیت ماموریت‌های فضایی ایفا می‌کنند. با توجه به اهمیت این قطعات، تحقیقات و توسعه در زمینه ساخت شیلنگ‌های فضایی با ویژگی‌های بهتر و بادوام‌تر همچنان ادامه دارد.