আসুন কিছু বিবরণ শেয়ার করি
কার্বন ফাইবার থেকে ইস্পাত
স্টারশিপ প্রোগ্রামের (পূর্বের বিএফআর) প্রাথমিক পর্যায়ে, স্পেসএক্স প্রথমে উন্নত কার্বন ফাইবার কম্পোজিট ব্যবহার করার পরিকল্পনা করেছিল। তবে, ২০১৮ সালের শেষের দিকে, ইলন মাস্ক একটি আমূল পরিবর্তনের ঘোষণা দেন।304L স্টেইনলেস স্টিলএর কারণ বুঝতে হলে, একটি মহাকাশযান যে নির্দিষ্ট তাপীয় পরিবেশের সম্মুখীন হয়, সেদিকে আমাদের নজর দিতে হবে: তরল অক্সিজেন/মিথেন সংরক্ষণের চরম ঠান্ডা এবং বায়ুমণ্ডলে পুনঃপ্রবেশের চরম গরম।
কার্বন ফাইবারের সমস্যা
কার্বন ফাইবার অবিশ্বাস্যভাবে হালকা হলেও, দ্রুত পরিবর্তনশীল রকেটের জন্য এর দুটি প্রধান অসুবিধা রয়েছে:
খরচ:কার্বন ফাইবারের দাম মোটামুটিপ্রতি কিলোগ্রামে ১৩৫ থেকে ২০০এবং জটিল ছাঁচনির্মাণের সময় বাতিল পণ্যের হার ২০% পর্যন্ত হতে পারে।
তাপীয় ভঙ্গুরতা:একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রার উপরে কার্বন ফাইবার ক্ষয় হতে বা 'দুর্বল' হতে শুরু করে।১৫০°C থেকে ২০০°Cপুনঃপ্রবেশকারী যানের জন্য একটি বিশাল ও ভারী তাপ-ঢাল প্রয়োজন।
বিপরীতে,304L স্টেইনলেস স্টিলআনুমানিক খরচপ্রতি কিলোগ্রামে ২.৫০ থেকে ৪.০০যাতে এটি মোটামুটি৫০ থেকে ৬০ গুণ সস্তাকার্বন ফাইবারের চেয়ে
ক্রায়োজেনিক শক্তি বৃদ্ধি: 'L' সুবিধা
"L"৩০৪এলএর অর্থ হলোকম কার্বন(সর্বোচ্চ ০.০৩%), যা আমরা পূর্বে ওয়েল্ডিংয়ের জন্য অপরিহার্য হিসেবে আলোচনা করেছি। কিন্তু স্পেসএক্স-এর জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ তথ্য হলো ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় (-১৯৬℃) উপাদানটির আচরণ।
তাপমাত্রায় শক্তি
বেশিরভাগ ধাতু তরল নাইট্রোজেন বা তরল অক্সিজেনের তাপমাত্রায় অত্যন্ত ভঙ্গুর হয়ে যায়—আঘাত লাগলেই কাঁচের মতো ভেঙে চুরমার হয়ে যায়। তবে, 304L-এর মতো অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিল আসলে আরও ভঙ্গুর হয়ে ওঠে।আরও শক্তিশালী এবং কঠিনযখন সেগুলো ঠান্ডা হতে থাকে।
- ঘরের তাপমাত্রায় (২০)℃):ফলন শক্তি প্রায়২০০-২৫০ মেগাপ্যাসকেল.
- ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় (-১৯৬)℃):ফলন শক্তি হঠাৎ বেড়ে যেতে পারে৪০০–৬০০ মেগাপ্যাসকেলএবং এর নমনীয়তা (না ভেঙে প্রসারিত হওয়ার ক্ষমতা) উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি থাকে।
সাব-কুলড প্রোপেল্যান্টে ভরা ফুয়েল ট্যাঙ্কগুলোকে মূল কাঠামো হিসেবে ব্যবহার করে, স্পেসএক্স স্টিলের বেশি ভরের ভারসাম্য রক্ষার জন্য এই ‘বিনামূল্যে’ পাওয়া অতিরিক্ত শক্তিকে কাজে লাগায়।
পুনঃপ্রবেশ এবং তাপীয় ক্ষমতা
স্পেসএক্স যে ৩০৪এল স্টেইনলেস স্টিল বেছে নিয়েছে, তার দ্বিতীয় কারণটি মিশনের "উত্তপ্ত" দিকটির সাথে জড়িত। যখন স্টারশিপ পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে প্রবেশ করে, তখন এর অগ্রভাগগুলো এমন তাপমাত্রার সম্মুখীন হয় যা অতিক্রম করে...১,৪০০°সে.
উচ্চতর অপারেটিং তাপমাত্রা
যদিও অ্যালুমিনিয়াম-লিথিয়াম সংকর ধাতু (ফ্যালকন ৯-এ ব্যবহৃত) প্রায়১৫০°সে304L স্টেইনলেস স্টিল পর্যন্ত তাপমাত্রায় স্বাচ্ছন্দ্যে কাজ করতে পারে৮০০°সেএর উৎপাদন ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পাওয়ার আগে
- নির্দিষ্ট তাপ ধারণ ক্ষমতা:স্টেইনলেস স্টিলের তাপ ধারণ ক্ষমতা বেশি, অর্থাৎ এর তাপমাত্রা বাড়ার আগে এটি অধিক তাপশক্তি শোষণ করতে পারে।
- ন্যূনতম তাপ নিরোধক:যেহেতু ইস্পাত তাপ সহ্য করতে পারে, তাই স্টারশিপের সিরামিক তাপ-প্রতিরোধী টাইলসগুলো কার্বন-ফাইবার বা অ্যালুমিনিয়ামের তৈরি যানের জন্য প্রয়োজনীয় টাইলসের চেয়ে অনেক পাতলা ও হালকা হতে পারে। কিছু কিছু জায়গায় ইস্পাতকে আবরণহীনও রাখা যেতে পারে।
উৎপাদন গতি
মহাকাশ শিল্পে, "সময়ই অর্থ"। প্রচলিত রকেট ট্যাঙ্কগুলো অ্যালুমিনিয়ামের বিশাল ব্লক থেকে যন্ত্রের সাহায্যে তৈরি করা হয় অথবা বিশাল অটোক্লেভে জমাটবদ্ধ করা হয়। 304L উৎপাদন পদ্ধতিতে একটি যুগান্তকারী পরিবর্তন নিয়ে আসে:ওয়াটার টাওয়ার অ্যাপ্রোচ।
পরিমাপযোগ্যতার ডেটা
- ঝালাই বনাম বন্ধন:সাধারণ স্বয়ংক্রিয় টিআইজি বা প্লাজমা আর্ক ওয়েল্ডিং ব্যবহার করে ৩০৪এল অত্যন্ত সহজে ঝালাই করা যায়। স্পেসএক্স কয়েক ঘণ্টার মধ্যে ১.৮ মিটার উঁচু একটি একক রিং ঝালাই করতে পারে।
- বহিরাঙ্গন নির্মাণ:কার্বন ফাইবারের মতো নয়, যার জন্য একটি ক্লিন-রুম পরিবেশ এবং সুনির্দিষ্ট আর্দ্রতা নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন, ৩০৪এল দক্ষিণ টেক্সাসের বাতাসেও বাইরে ঝালাই করা যায়। এর ফলে স্পেসএক্স মহাকাশের ইতিহাসে অভূতপূর্ব গতিতে 'স্টারহপার' এবং প্রাথমিক এসএন প্রোটোটাইপগুলো তৈরি করতে পেরেছিল।
লবণাক্ত বাতাসে ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা
স্টারশিপটি উৎক্ষেপণ করা হয় এবং অবতরণ করেবোকা চিকা, টেক্সাসএকটি উচ্চ-ক্লোরাইডযুক্ত উপকূলীয় পরিবেশ। উপকূলীয় অঞ্চলে 304L নিয়ে আমাদের পূর্ববর্তী গবেষণায় যেমনটি বিশ্লেষণ করা হয়েছিল, লবণাক্ত বাতাস একটি constante হুমকি।
তবে, যেহেতু স্পেসএক্স ব্যবহার করে৩০৪এলতারা নিম্নলিখিত সুবিধাগুলো পায়:
নিষ্ক্রিয় সুরক্ষা:১৮% ক্রোমিয়ামের উপস্থিতি নিশ্চিত করে যে, শিপইয়ার্ড-ধাঁচের নির্মাণের মতো কঠোর ব্যবহারেও, উৎক্ষেপণের মধ্যবর্তী সময়ে রকেটটিতে মরিচা ধরে ছিদ্র হয়ে যাবে না।
রক্ষণাবেক্ষণের সহজতা:লবণাক্ত বাতাসের কারণে পৃষ্ঠে সৃষ্ট যেকোনো ‘চা-দাগের’ মতো দাগ ৪ মিমি-পুরু কাঠামোর অখণ্ডতার কোনো ক্ষতি না করেই সহজে পরিষ্কার বা পালিশ করা যায়।
301 বনাম 304L এর তুলনা
মজার ব্যাপার হলো, স্পেসএক্স প্রাথমিকভাবে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করেছিল৩০১ স্টেইনলেস স্টিল, যার ওয়ার্ক-হার্ডেনিং রেট বেশি। তবে, তারা অবশেষে একটি কাস্টম সংস্করণের দিকে ঝুঁকেছিল।৩০৪এল.
এই পরিবর্তনের কারণ কী?
যদিও কোল্ড-রোল্ড অবস্থায় 301 বেশি শক্তিশালী, 304L আরও ভালো ফল দেয়।ঝালাই-জোড়ের দক্ষতাএকটি রকেটে, সবচেয়ে দুর্বল স্থানটি সাধারণত ওয়েল্ড বা ঝালাইয়ের অংশ। যেহেতু 304L-এ কার্বাইড অধঃক্ষেপণ (সেনসিটাইজেশন) হওয়ার প্রবণতা কম, তাই ঝালাইয়ের "তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল" মূল ধাতুর মতোই প্রায় শক্তিশালী থাকে, যা নিশ্চিত করে যে র্যাপ্টর ইঞ্জিনের প্রোপেল্যান্ট সরবরাহের উচ্চ চাপে ট্যাঙ্কটি ফেটে যাবে না।
প্রযুক্তিগত তুলনা
| গ্রেড | ফলন শক্তি (20∘C) | ফলন শক্তি (−১৯৬)∘C) |
| অ্যালুমিনিয়াম-লিথিয়াম (2195) | ~৫৫০ মেগাপ্যাসকেল | ~৬৫০ মেগাপ্যাসকেল |
| ৩০৪এল স্টেইনলেস স্টিল | ~২৫০ এমপিএ | ~৫৫০+ এমপিএ |
যদিও 2195 অ্যালুমিনিয়াম সাধারণ তাপমাত্রায় বেশি শক্তিশালী, 304L ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় অনেক বেশি নমনীয়তা বজায় রেখে প্রায় সেই ব্যবধানটি পূরণ করে ফেলে।
উপসংহার
পছন্দস্টারশিপের জন্য 304L স্টেইনলেস স্টিলএটি ‘মৌলিক নীতি’ প্রকৌশলের একটি মাস্টারক্লাস। সর্বনিম্ন ভর (কার্বন ফাইবার) বিসর্জন দিয়ে স্পেসএক্স যা অর্জন করেছে:
- -১৯৬ এ ব্যাপক শক্তি℃প্রোপেল্যান্ট লোড করার জন্য।
- উচ্চ গলনাঙ্কনিরাপদ বায়ুমণ্ডলীয় পুনঃপ্রবেশের জন্য।
- ৯৫% খরচ হ্রাসকাঁচামালের ক্ষেত্রে।
- অসীম পুনরাবৃত্তির গতিপ্রচলিত শিল্প ঝালাই কৌশল ব্যবহার করে।
স্পেসএক্স প্রমাণ করেছে যে মঙ্গল গ্রহে অভিযানের ক্ষেত্রে সেরা উপাদানটি সবসময় সবচেয়ে অভিনব কিছু নয়—বরং সেটিই সেরা, যা আপনাকে দ্রুত ব্যর্থ হতে, দ্রুত শিখতে এবং বৃহৎ পরিসরে নির্মাণ করতে সক্ষম করে।
আরও তথ্য পেতে প্রস্তুত
পোস্ট করার সময়: ১৬-এপ্রিল-২০২৬
