De heliumtank in de bovenste trap van de Ariane 3, die in 1985 werd gelanceerd, werd in 2002 in Oeganda teruggevonden nadat hij opnieuw was binnengekomen. Er zijn gesmolten aluminiumspatten op de tank ontdekt, die zijn geïdentificeerd als afzettingen van lokale bevestigingen.

De ESA en CNES (Franse overheidsruimtevaartorganisatie) willen verder onderzoeken hoe de spatten werden veroorzaakt en de mogelijke effecten op titanium- en roestvrijstalen materialen door voor het eerst dit extreme omgevings- en terugkeerscenario op laboratoriumschaal na te bootsen.

Dr. Yunus Azakli, Engineering Lead for Materials Discovery and Prototyping, heeft de Arcast SC100 in het Royce Discovery Center, Sheffield aangepast om gesmolten aluminium op platen van Ti-6Al-4V en 316L te laten vallen die waren verwarmd door een speciaal ontworpen mini-oven om de Ariane 3-materialen na te bootsen die in 2002 werden gevonden na de terugkeer ervan.

De omstandigheden tijdens de atmosferische terugkeer van ruimtevaartuigen op aarde kunnen ervoor zorgen dat sommige onderdelen van aluminiumlegeringen smelten en zich op andere metalen componenten afzetten. De interactie van dergelijke ejecta met titaniumcomponenten zoals heliumdruktanks is tot nu toe niet uitgebreid onderzocht en er bestaat onzekerheid over de oppervlaktereacties tijdens terugkeer.

Deze studie werd uitgevoerd om te bepalen of dergelijke aluminium-ejecta-interacties een schadelijk effect zouden kunnen hebben op titanium- (en ook roestvrij stalen) substraten met oppervlaktetemperaturen rond de 1.000 ° C, om zo de omstandigheden van terugkeer op de aarde nauwkeurig te kunnen nabootsen. Een Arcast-smeltspinmodule werd aangepast om gecontroleerde hoeveelheden gesmolten, zeer zuiver aluminium op Ti-6Al-4V- en 316L-platen te laten vallen bij hoge temperaturen en kamertemperatuur en onder een inerte atmosfeer.

De nieuwe aangepaste smeltfaciliteit bij Royce biedt mogelijkheden om gesmolten aluminium op substraten met hoge temperaturen te beoordelen. Dit is een kosteneffectieve manier om onderzoekers te voorzien van nauwkeurige materialen die ze kunnen gebruiken om de impact van terugkeer op belangrijke onderdelen van ruimtevaartuigen te onderzoeken.

Door het effect van de extreme omstandigheden van terugkeer te begrijpen, kunnen ingenieurs veerkrachtiger en efficiëntere materialen blijven ontwikkelen met het oog op het minimaliseren van afval en het vergroten van de duurzaamheid.

Aangeboden door Universiteit van Sheffield