दीर्घकालिक विश्वसनीयता, बेजोड़ सुरक्षा और हल्के वजन की आवश्यकताओं ने अंतरिक्ष यान उपकरणों में अनेक अनुप्रयोगों के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले प्लास्टिक को पसंदीदा सामग्री बना दिया है। टोरलोन पीएआई , पीईईके , अल्टम पीईआई , वेस्पेल पीआई , रायटन आर-4 पीपीएस और अन्य उन्नत पॉलिमर से मशीनीकृत या इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा निर्मित घटकों ने दशकों से अपनी क्षमता साबित की है, और अंतरिक्ष यान उद्योग के साथ-साथ इनकी स्वीकार्यता भी लगातार बढ़ रही है।
अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों के लिए प्लास्टिक के कौन से गुण महत्वपूर्ण हैं?
उच्च-प्रदर्शन वाले प्लास्टिक ऐसे गुण प्रदान करते हैं जो अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों से संबंधित कई जटिल इंजीनियरिंग और सामग्री विनिर्देश चुनौतियों का समाधान करते हैं:
- क्रायोजेनिक तापमान पर तन्यता और कठोरता
- प्रणोदन प्रणालियों के उच्च तापमान के निकट शक्ति का प्रतिधारण
- रॉकेट प्रक्षेपण से लेकर उड़ान के विभिन्न चरणों तक, अत्यधिक कंपन बलों को सहन करने के लिए संरचनात्मक अखंडता।
- ठोस और तरल प्रणोदकों, हाइड्रोलिक तरल पदार्थों और अन्य रसायनों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता
- ज्वाला और धुआं उत्पन्न करने के संबंध में उद्योग सुरक्षा मानकों का अनुपालन
- ऑप्टिकल घटकों और सटीक प्रणालियों को दूषित करने वाले रासायनिक संघनन के अत्यधिक जमाव को रोकने के लिए कम निर्वात उत्सर्जन का उपयोग किया जाता है।
- लंबे समय तक विकिरण के संपर्क में रहने के बाद भी मजबूती और लचीलेपन का बरकरार रहना
अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक गुण किन उच्च-प्रदर्शन वाले प्लास्टिक में पाए जाते हैं?
कई उन्नत पॉलिमर अंतरिक्ष यानों में संरचनात्मक, विद्युत, द्रव और यांत्रिक प्रणालियों में अपनी उपयोगिता साबित कर चुके हैं। उनके गुणों में अंतर और रसायनों और विकिरण के प्रति सहनशीलता के स्तर इंजीनियरों को प्रत्येक घटक के परिचालन वातावरण के लिए सर्वोत्तम सामग्री निर्दिष्ट करने की अनुमति देते हैं।
निम्नलिखित उच्च-प्रदर्शन वाले प्लास्टिक में अद्वितीय गुण प्रोफाइल होते हैं जो विशिष्ट अनुप्रयोग आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त होते हैं:
- टोरलोन पीएआई ( पॉलीएमाइड-इमाइड ), वेस्पेल पीआई (पॉलीइमाइड) और अल्टम पीईआई ( पॉलीथर-इमाइड ) इमाइड पॉलिमर हैं जो क्रायोजेनिक स्तर और अत्यधिक उच्च तापमान पर अपनी मजबूती बनाए रखते हैं और विकिरण के संपर्क को सहन कर सकते हैं।
- कीटोन पॉलिमर रासायनिक प्रतिरोध में उत्कृष्ट होते हैं। इनमें पीईईके (पॉलीथरईथरकीटोन) , पीईके (पॉलीथरकीटोन) , और उच्च तापमान वाले पीईईके एक्सटी और एचटी पीईके शामिल हैं।
- रायटन आर-4 पीपीएस , जो 40% ग्लास फाइबर युक्त एक पॉलीफेनिलसल्फोन है, उच्च शक्ति वाला और उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध वाला पदार्थ है। 200°C से कम तापमान पर इसके किसी भी ज्ञात विलायक का उपयोग नहीं किया जा सकता है।
- PCTFE , एक फ्लोरोपॉलिमर, LOX, LH₂ और अन्य द्रवीकृत गैस प्रणालियों में क्रायोजेनिक सील के लिए एक उपयुक्त सामग्री है। साथ ही, यह कठोर ज्वलनशीलता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उच्च LOI (सीमित ऑक्सीजन सूचकांक) भी रखता है।
- ये सभी विभिन्न अनुप्रयोगों से संबंधित उद्योग के ज्वलनशीलता और धुआं उत्पादन मानकों का अनुपालन करते हैं।
इंजीनियरिंग नोट: टोरलोन पीएआई, पीईईके, अल्टम पीईआई और अन्य उच्च-प्रदर्शन पॉलिमर ग्लास या कार्बन फाइबर के साथ ग्रेड में उपलब्ध हैं जो मजबूती बढ़ाते हैं, और ठोस स्नेहक के साथ जो बेयरिंग और घिसाव गुणों में सुधार करते हैं।
अंतरिक्ष में विकिरण के संपर्क में आने पर कौन से प्लास्टिक प्रतिरोध प्रदान करते हैं?
- अंतरिक्ष में विकिरण के लगातार संपर्क में रहने से कुछ पॉलिमर खराब हो सकते हैं। इनमें से कई अपेक्षाकृत कम समय में ही भंगुर हो जाते हैं।
- टोरलोन पीएआई, पीईईके और अल्टम पीईआई लगातार उच्च स्तर के विकिरण के संपर्क में आने पर भी अपने गुणों को असाधारण रूप से अच्छी तरह बनाए रखते हैं।
- इन पॉलिमर की विकिरण प्रतिरोधकता की पुष्टि अमेरिकन कंपोजिट्स मैन्युफैक्चरिंग लर्निंग सेंटर की एक परीक्षण रिपोर्ट में की गई थी, जिसका सारांश नीचे दिया गया है।
- टोरलॉन 5030 पीएआई , एक उच्च-शक्ति वाला 30% ग्लास-प्रबलित पॉलिमर, को ड्रेक प्लास्टिक्स द्वारा परीक्षण नमूनों के रूप में विभिन्न आकृतियों में ढाला गया और मशीनिंग द्वारा पुर्जों में परिवर्तित किया गया। टोरलॉन 5030 के पुर्जों ने 10⁹ रेड्स (परीक्षण के उच्चतम स्तर) पर परीक्षण में संतोषजनक रूप से उत्तीर्ण होने के लिए आवश्यक यांत्रिक गुणों को बनाए रखा।
- विक्ट्रेक्स पीईके, एक अन्य पॉलिमर जिसे ड्रेक प्लास्टिक्स उच्च प्रदर्शन वाले स्टॉक आकार और मशीनीकृत एवं ढाले हुए भागों में परिवर्तित करता है , ने भी 10 9 के मापदंड पर उत्तीर्ण किया।
- 30% ग्लास-प्रबलित अल्टम 2300 पीईआई से मशीनीकृत भागों ने भी 10 8 पर प्रभावशाली गुण प्रतिधारण प्रदर्शित किया।
अंतरिक्ष यान उद्योग में प्लास्टिक के लिए कम गैस उत्सर्जन क्यों महत्वपूर्ण है?
- कुछ प्लास्टिक निर्वात में गैस छोड़ने के लिए प्रवण होते हैं, और अत्यधिक मात्रा में वाष्पशील पदार्थ छोड़ सकते हैं।
- ये वाष्पशील पदार्थ अंतरिक्ष यान की महत्वपूर्ण प्रणालियों को दूषित कर सकते हैं और प्रकाशीय तत्वों और सौर पैनलों को ढक सकते हैं, जिससे उनकी प्रभावशीलता कम हो जाती है।
किन प्लास्टिक में कम निर्वात उत्सर्जन होता है?
- अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों के लिए टोरलोन पीएआई और पीईईके का एक लाभ यह है कि वे वैक्यूम आउटगैसिंग से संबंधित चिंताओं को कम करते हैं, जो शून्य-गुरुत्वाकर्षण निर्वात वातावरण में कुछ प्लास्टिक में आम है।
- नासा के लिए किए गए परीक्षणों से पुष्टि हुई है कि टोरलोन पीएआई और पीईईके के विशिष्ट ग्रेड कम गैस उत्सर्जन वाले पदार्थ हैं। यह 1% से कम मापे गए टीएमएल (कुल द्रव्यमान हानि) स्तर और 0.1% से कम सीवीसीएम (संग्रहित वाष्पशील संघनित पदार्थ) पर आधारित है।
- नासा द्वारा अंतरिक्ष यान में उपयोग के लिए रखी जाने वाली कम गैस उत्सर्जन वाली सामग्रियों की सूची में परीक्षण किए गए टोरलोन पीएआई और पीईईके के विशिष्ट ग्रेड और उनके परीक्षण परिणामों का विवरण शामिल है।
अंतरिक्ष में क्रायोजेनिक तापमान पर कौन से प्लास्टिक अपनी कठोरता और मजबूती बनाए रखते हैं?
- किसी पदार्थ की क्रायोजेनिक तापमान पर अपनी मजबूती और कठोरता बनाए रखने की क्षमता गहरे अंतरिक्ष दूरबीनों और जांच उपकरणों में उपयोग होने वाले तंत्रों और तैनाती प्रणालियों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जहां भागों की अखंडता से समझौता नहीं किया जा सकता है।
- टोरलोन पीएआई, वेस्पेल पीआई, क्रायोडायन सीटी-200 पीईईके और पीसीटीएफई ने यह प्रदर्शित किया है कि वे क्रायोजेनिक तापमान पर भी संरचनात्मक मजबूती और लचीलापन बनाए रखते हैं, जो कई धातुओं को चकनाचूर कर सकता है।
क्या प्लास्टिक के क्रायोजेनिक गुणों से संबंधित डेटा उपलब्ध है?
- अंतरिक्ष यान के घटकों के लिए टोरलोन पीएआई, पीसीटीएफई और पीईईके के चयन के पीछे एक प्रमुख कारक क्रायोजेनिक वातावरण में यांत्रिक गुणों को बनाए रखने की उनकी क्षमता है।
- क्रायोजेनिक परीक्षण के आंकड़ों से पता चलता है कि इन परिस्थितियों में तीनों पॉलिमर उच्च स्तर के तन्यता गुणों और यांत्रिक शक्ति को बनाए रखते हैं।
- क्रायोजेनिक तापमान पर टोरलोन पीएआई, पीसीटीएफई और पीईईके की तन्यता उन्हें उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है जिनमें आकस्मिक प्रभावों या उच्च भौतिक बिंदु भार से टूटने का खतरा हो सकता है।
अंतरिक्ष यानों में उच्च-प्रदर्शन वाले प्लास्टिक के विशिष्ट अनुप्रयोग क्या हैं?
- उच्च शक्ति और आयामी स्थिरता वाले टोरलोन 7130 से बने सेक्टर गियर उपग्रह सौर पैनलों को विश्वसनीय रूप से तैनात करते हैं।
- टोरलोन 5030 और पीईईके से बने इंसुलेटर और आइसोलेटर उत्कृष्ट थर्मल और इलेक्ट्रिकल इंसुलेटर और आइसोलेटर के रूप में काम करते हैं।
- टोरलोन पीएआई और पीईईके में उपलब्ध माउंटिंग हार्डवेयर एंटेना, खिड़कियां, तरल और गैस पाइपिंग सिस्टम और इन्सुलेशन पैनल सहित विभिन्न प्रकार के उपकरणों को सुरक्षित रूप से स्थापित करते हैं।
- टोरलोन 4203 से बने फास्टनर और स्क्रू विकिरण से होने वाले क्षरण का प्रतिरोध करते हैं, उच्च शक्ति बनाए रखते हैं और धातु के पुर्जों की तुलना में काफी हल्के होते हैं।
- Ultem PEI में मौजूद सैटेलाइट घटक उच्च शक्ति और EMI/RFI परिरक्षण प्रदान करते हैं।
- पीईईके और टोरलोन पीएआई ग्रेड के बियरिंग में वियर शिम, परिक्रमा कर रहे उपग्रहों के प्रणोदन स्थिति निर्धारण प्रणालियों में कार्यक्षमता बनाए रखते हैं।
- रॉकेट इंजनों में ऑक्सीडाइज़र वाल्व सील और बुशिंग, उच्च तापमान पर अत्यधिक कंपन का सामना करने वाले घटकों में रासायनिक प्रतिरोध और मजबूती और स्थिरता के लिए टोरलोन 4301 पर निर्भर करते हैं।
उच्च प्रदर्शन वाले प्लास्टिक प्रौद्योगिकी नवाचारों का समर्थन करते हैं
दीर्घकालिक विश्वसनीयता, बेजोड़ सुरक्षा और हल्के वजन की महत्वपूर्ण आवश्यकताओं ने उच्च-प्रदर्शन वाले प्लास्टिक को अंतरिक्ष यान उपकरणों में अनेक अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा सामग्री बना दिया है।
उन्नत पॉलिमर में विशेषज्ञता रखने वाली कंपनियां इन सामग्रियों के लाभों का पूरा उपयोग करते हुए नवीन अनुप्रयोगों पर इंजीनियरों के साथ मिलकर काम करती हैं। उदाहरण के लिए, ड्रेक प्लास्टिक्स अग्रणी अंतरिक्ष यान निर्माताओं के साथ मिलकर टोरलोन पीएआई, पीईईके, अल्टम पीईआई, वेस्पेल पीआई, रायटन आर-4 पीपीएस और अन्य पॉलिमर में अगली पीढ़ी के घटकों का विकास करती है। कंपनी मशीनीकरण योग्य आकृतियों को एक्सट्रूड करती है, कस्टम आकार विन्यास विकसित करती है, और उद्योग के विभिन्न क्षेत्रों के लिए इन उच्च-प्रदर्शन वाले प्लास्टिक में मशीनीकृत और इंजेक्शन मोल्डेड पुर्जों का उत्पादन करती है। इन पॉलिमर ने दशकों से एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में अपनी विश्वसनीयता साबित की है, और अंतरिक्ष यान उद्योग के विकास और प्रौद्योगिकी में नए आयाम स्थापित करने के साथ-साथ इनकी स्वीकार्यता भी लगातार बढ़ रही है।
अंतरिक्ष यान उद्योग में उच्च-प्रदर्शन वाले प्लास्टिक के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों के लिए गैस उत्सर्जन एक समस्या क्यों है?
- कुछ पॉलिमर में गैस निकलने की प्रवृत्ति होती है, जो निर्वात की स्थिति में भी हो सकती है, जिससे ऐसे संघनन उत्पन्न होते हैं जो महत्वपूर्ण प्रणालियों, ऑप्टिकल तत्वों और सौर संग्राहक सतहों के प्रदर्शन को खराब करते हैं।
- परीक्षणों के आधार पर, नासा ने अंतरिक्ष यान के घटकों के लिए स्वीकार्य कम-उत्सर्जन वाली सामग्रियों की अपनी सूची में टोरलोन पीएआई और पीईईके के विशिष्ट ग्रेड को शामिल किया है।
किन प्रकार के अनुप्रयोगों में क्रायोजेनिक ग्रेड प्लास्टिक की आवश्यकता होती है?
- वाहन के बाहर की मरम्मत और रखरखाव की गतिविधियों से पुर्जों को संभावित नुकसान का खतरा हो सकता है, क्योंकि चरम ठंड में शून्य गुरुत्वाकर्षण के तहत काम करने के लिए तंग स्थान होते हैं।
- गहरे अंतरिक्ष में काम करने वाले डॉकिंग और परिनियोजन उपकरणों के लिए यांत्रिक भार से होने वाली क्षति का प्रतिरोध करने वाले प्लास्टिक भी महत्वपूर्ण हैं।
- तरल प्रणोदक प्रणालियों को क्रायोजेनिक तापमान पर मजबूत सीलिंग गुणों वाली सामग्रियों की आवश्यकता होती है।
क्रायोजेनिक तापमान पर अच्छा प्रदर्शन करने वाले पॉलिमर के उदाहरण क्या हैं?
- टोरलोन पीएआई, पीईईके और क्रायोजेनिक ग्रेड पीईईके सभी क्रायोजेनिक परिस्थितियों में उच्च शक्ति और लचीलापन बनाए रखते हैं।
- पीसीटीएफई और क्रायोजेनिक पीईईके पॉलिमर द्रवीकृत गैस प्रणोदक और शीतलन प्रणालियों के लिए क्रायोजेनिक सीलिंग अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं।
उच्च प्रदर्शन वाले प्लास्टिक का चयन करने के क्या लाभ हैं जिन्हें मशीनिंग और इंजेक्शन मोल्डिंग दोनों द्वारा आकार दिया जा सकता है?
- उत्पादन की मात्रा कम होने पर अनुप्रयोग अक्सर मशीनीकृत भागों से शुरू होते हैं, और जब इकाई मात्रा उपकरण की लागत को उचित ठहराती है तो इंजेक्शन मोल्डिंग में स्थानांतरित हो जाते हैं।
- एक ही सामग्री में परिवर्तन करने की क्षमता इंजेक्शन मोल्डेड घटकों के लिए सामग्री विनिर्देश को मान्य करने में लगने वाले समय और लागत को समाप्त या कम कर सकती है।