يزدهر الطيران التجاري وسيصبح عنصرا هاما في مستقبل البشرية. تنعكس أفضل الممارسات الحالية للمواد الجديدة المطبقة في هذا المجال في محطة الفضاء الدولية (ISS) والأقمار الصناعية التي تخدم الأرض وتبدأ في رحلات استكشاف النظام الشمسي. بعض المواد أكثر قدرة على التكيف مع البيئات الفراغية من غيرها.
الألومنيوم
ربما تكون الخاصية الأكثر فائدة للألمنيوم هي أنه قوي وخفيف الوزن للغاية. الألومنيوم في حد ذاته ليس متينًا بدرجة كافية للاستخدام في الفضاء، ولكنه المادة المضافة الأكثر شيوعًا المستخدمة في تصنيع السبائك المخصصة للفضاء. إن إضافة الألومنيوم لأنه يمكن أن يقلل من وزن المنتج النهائي دون التضحية بالكثير من القوة. على سبيل المثال، يستخدم رواد الفضاء فتحات الألمنيوم في محطة الفضاء الدولية لحماية المحطة من الحطام الفضائي المتطاير.
التيتانيوم وسبائك التيتانيوم
التيتانيوم معدن خفيف الوزن يستخدم في الطائرات النفاثة، ويمكن استخدامه بمفرده أو تحويله إلى مواد من السبائك الفضائية. يستخدم التيتانيوم على نطاق واسع في البنية التحتية الفضائية الموجودة في محطة الفضاء الدولية والأقمار الصناعية. تم الآن تركيب لوحة من التيتانيوم النقي محفورة من مشروع رشيد خارج محطة الفضاء الدولية، وتحتوي على سجلات لغات الأرض. يمكن للتيتانيوم أن يتحمل البيئات القاسية في الفضاء، بما في ذلك تقلبات درجات الحرارة والإشعاع الكوني والشمسي.
المواد المركبة الكربون الكربون
تعتبر هذه المادة، المعروفة أيضًا باسم RCC، ضرورية لبرنامج مكوك الفضاء الأمريكي. ويغطي مساحة مهمة على سطح أجنحة المكوك الفضائي ويقاوم الحرارة الشديدة عند عودته إلى الغلاف الجوي. مبدأ العمل يشبه مشعاع السيارة المعقد، حيث يطلق الحرارة. يتم وضعه في أي مكان قد تؤثر فيه الحرارة الشديدة على تشغيل المركبة الفضائية وينقل الحرارة بعيدًا عن المناطق الأكثر حساسية في المركبة الفضائية. RCC خفيف الوزن، ولكنه أيضًا هش للغاية. أثناء إطلاق مكوك الفضاء كولومبيا، تسببت قطعة من مادة العزل الرغوية البولي يوريثان التي سقطت من خزان الوقود الخارجي في تلف جزئي للمادة العازلة، مما أدى إلى وقوع حادث كارثي أدى إلى مقتل سبعة من أفراد الطاقم. استخدم مكوك الفضاء العسكري X-37 وDreamchaser إصدارًا أكثر تقدمًا من RCC يُسمى TUFROC (اختصار لمركب مضاد للأكسدة مقوى بالألياف أحادية الشريحة).
كيفلر
تعتبر ألياف الكيفلار مادة فضائية مهمة. وكما هو معروف فإنه يستخدم لتصميم الملابس المتينة. تستخدم وكالات الجيش وإنفاذ القانون سترات ألياف كيفلر لحماية الجنود والشرطة من إصابات الرصاص. مثلما يمكنها صد الرصاص، يمكن لألياف الكيفلار الموجودة في الفضاء حماية الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية ومحطة الفضاء الدولية من الحطام العائم والحطام الفضائي في مدار الأرض. ألياف الكيفلار خفيفة الوزن ومتينة، وقادرة على تحمل الحرارة الشديدة ودرجات الحرارة الباردة دون تشوه.
زجاج معزول
إن نوافذ محطة الفضاء الدولية ومركبة دراغون الفضائية وغيرها من المركبات الفضائية المأهولة مصنوعة من زجاج مقاوم للحرارة. سوف ينكسر الزجاج العادي في البيئة الفضائية ولا يمكنه تحمل تأثير الإطلاق أو المرور عبر الغلاف الجوي. إن خصائص الزجاج المقاوم للحرارة تمكنه من تحمل الضغط المتغير باستمرار للمركبات الفضائية التي تدخل الفضاء وتغادره. يمكنه تحمل درجات الحرارة الساخنة والباردة للغاية دون أن يتشقق أو ينكسر.
قماش السيليكا والهلام الهوائي
بالنسبة للمناطق الموجودة على متن المركبات الفضائية والتي تتطلب المزيد من المرونة، عادة ما يتم استخدام قماش السيليكون. على سبيل المثال، المنطقة المحيطة بمعدات الهبوط لمكوك الفضاء الأمريكي تستخدم قماش السيليكون. على الرغم من أنها ليست المادة الأكثر متانة، إلا أنها يمكنها تحمل الاختبار القاسي للسفر عبر الفضاء دون أن تنكسر. تم استخدام الإيروجيل في مكوك الفضاء الأمريكي، ويستخدم الآن في مسابر المريخ التابعة لناسا، بما في ذلك كيوريوسيتي ومثابرة. التركيب الكيميائي للهلام الهوائي مشابه للتركيب الكيميائي للزجاج. تحتوي مسامها على غاز أو هواء بدلاً من السائل. ويبلغ حجم المسام الواحدة أقل من جزء من عشرة آلاف من قطر شعرة الإنسان، أي بضعة نانومترات فقط. إن طبيعة السيليكون المسامية النانوية تجعل المادة تتمتع بأقل موصلية حرارية في المواد الصلبة المعروفة.
