우주선은 무슨 소재로 되어 있나요??
안녕하세요
우주선은 무슨 소재로 되어 있나요?
대기를 뚫고 우주로 나아갈때 엄청난 고열을 견딜수 있어야 할것 같은데,
무슨 소재로 구성이 되어 있나요?
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
내열세라믹스[ 耐熱-, heat resistant ceramics]
일반적으로 내화도 SK 26(1580℃에 해당함) 이상의 것을 말한다. 일반적으로 Al2SiO3-SiO2계인데 이 외에 산화물계·탄화물계·질화물계 등이 있다. 산성 내화물로는 규석질·샤못·납석질, 중성 내화물로는 알루미나질·크롬-마그네시아질·크롬질, 염기성 내화물로는 마그네시아질·돌로마이트질 등이 있다. 흑연·탄화규소·질화물 등의 계열에 속하는 내화물은 중성이나 환원기류여야만 사용할 수 있다.
내열세라믹스는 내화도뿐만 아니라 하중 연화점, 스폴링, 슬래그에 대한 내식성(耐蝕性), 열충격저항, 열팽창성, 열전도도와 같은 성질들이사용 부위에 따라 적절하게 갖추어져야 한다.
우주선의 외형은 세라믹타일로 되어있습니다.
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.
고열에도 버티위해 강하금속에 비금속 물질을 섞어 만든 복합 소재도 많이 쓰입니다. 알루미늄에 탄화규소를 섞으면 합금으로 만들었을 때처럼 강도가 훨씬 높아집니다. 탄소섬유로 강화한 금속이나 플라스틱도 쓰이며, 탄소-탄소 복합재료도 가볍고 단단해 우주선에 널리 쓰입니다. 탄소-탄소 복합재료는 말 그대로 탄소를 탄소로 강화한 물질입니다. 탄소 물질인 흑연(연필심으로 쓰는 물질)에 탄소섬유를 섞어 만든 것으로, 고온에 잘 견디는 특징이 있습니다. 우주왕복선의 앞부분과 날개에도 쓰였고, 우리나라의 나로호의 노즐을 만드는 데도 쓰였습니다.
이처럼 화염을 내뿜는 로켓의 노즐 부위, 지구 대기권에 재진입하는 우주선은 수천 도의 고열을 견뎌야 하기 때문에 열에 강한 소재로 보강해야 합니다. 우주왕복선은 대기권 재진입 시에 공기와의 마찰로 생기는 열에 견딜 수 있도록 가장 바깥쪽에 에폭시 수지를 이용해 세라믹 타일을 붙입니다. 에폭시 수지는 접착성과 내열성이 강해 우주선이나 비행기에 널리 쓰이는 재료입니다.
그럼 깊이있는 질문 감사드리며, 도움이 되셨다면 '추천'과 '좋아요' 부탁드리겠습니다:)
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
우주선은 다양한 소재로 구성되어 있지만, 대기권 재진입 시 발생하는 엄청난 고열을 견디기 위한 소재가 가장 중요합니다.
우주선의 열보호 시스템은 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다.
카본복합재는 탄소 섬유와 수지 또는 세라믹을 결합하여 만든 복합 소재로, 가볍고 강도가 높으면서도 열에 강한 특성을 가지고 있습니다. 우주선의 열보호 시스템에 가장 많이 사용되는 소재로, 우주왕복선의 열보호 시스템에도 사용되었습니다.
세라믹은 열에 강하고 열 충격에 잘 견디는 특성을 가지고 있습니다. 우주선의 외피에 사용되며, 대기권 재진입 시 발생하는 고열을 견디는 역할을 합니다.
알루미늄 합금은 가볍고 강도가 높으면서도 열 전도율이 높은 특성을 가지고 있습니다. 우주선의 구조물에 사용되며, 대기권 재진입 시 발생하는 열을 신속하게 전달하여 열을 분산시키는 역할을 합니다.
우주선의 재질은 우주선의 종류와 목적에 따라 달라집니다. 예를 들어, 화성 탐사선은 대기권 재진입 시 발생하는 고열뿐만 아니라 화성에서의 극한 환경을 견뎌야 하기 때문에, 내열성과 내화학성이 우수한 소재가 사용됩니다.
