商業航空宇宙は繁栄しており、人類の将来の重要な要素となるでしょう。この分野に適用される新材料の現在のベストプラクティスは、国際宇宙ステーション (ISS) や、地球にサービスを提供し、太陽系への探査旅行に出発する衛星に反映されています。一部の材料は他の材料よりも真空環境に適応します。
アルミニウム
おそらくアルミニウムの最も有用な特性は、頑丈でありながら非常に軽量であることです。アルミニウム自体は宇宙で使用できるほど耐久性がありませんが、宇宙用合金の製造に使用される最も一般的な添加剤です。アルミニウムを追加することで、強度をあまり犠牲にすることなく完成品の重量を軽減できるためです。たとえば、宇宙飛行士は国際宇宙ステーションでアルミニウム製ルーバーを使用して、宇宙ゴミの飛来からステーションを保護しています。
チタンおよびチタン合金
チタンはジェット機に使用される軽量の金属で、単独で使用することも、宇宙合金材料として使用することもできます。チタンは、国際宇宙ステーションや衛星の既存の宇宙インフラに広く使用されています。ロゼッタ プロジェクトで作成されたエッチングされた純チタンのプレートが現在、国際宇宙ステーションの外に設置されており、そこには地球の言語の記録が含まれています。チタンは、温度変動、宇宙放射線、太陽放射線など、宇宙の極端な環境に耐えることができます。
カーボンカーボン複合材料
RCC としても知られるこの材料は、米国のスペースシャトル計画において極めて重要です。スペースシャトルの翼表面の重要な領域を覆っており、大気圏再突入時の高温にも耐えます。動作原理は、熱を放出する複雑な車のラジエーターのようなものです。極度の熱が宇宙船の動作に影響を及ぼし、宇宙船のより敏感な領域から熱を逃がす可能性がある場所にはどこにでも設置されます。 RCC は軽量ですが、非常に壊れやすいものでもあります。スペースシャトル・コロンビア号の打ち上げ中、外部燃料タンクから落下したポリウレタンフォーム断熱材の破片により断熱材が部分的に損傷し、乗組員7名が死亡する大惨事となった。 X-37軍用スペースシャトルとドリームチェイサーは、TUFROC（強化されたシングルチップファイバー強化抗酸化複合材料の略）と呼ばれるRCCのより高度なバージョンを使用しました。
ケブラー
ケブラー繊維は重要な宇宙材料です。よく知られているように、耐久性のある衣服のデザインに使用されます。軍および法執行機関は、銃弾による負傷から兵士や警察を守るためにケブラー繊維のベストを使用しています。ケブラー繊維は弾丸を防ぐことができるのと同じように、宇宙空間で人工衛星、宇宙船、国際宇宙ステーションを地球周回軌道上の浮遊破片やスペースデブリから守ることができます。ケブラー繊維は軽量で耐久性があり、極端な高温や低温にも変形することなく耐えることができます。
断熱ガラス
国際宇宙ステーションやドラゴン宇宙船などの有人宇宙船の窓は耐熱ガラスでできています。通常のガラスは宇宙環境では割れてしまい、打ち上げや大気通過の衝撃に耐えることができません。耐熱ガラスの特性により、宇宙船が宇宙に出入りする際に常に変化する圧力に耐えることができます。ひび割れたり壊れたりすることなく、極度の高温および低温に耐えることができます。
シリカクロスとエアロゲル
宇宙船上のより柔軟性が必要な領域には、通常、シリコンクロスが使用されます。例えば、米国のスペースシャトルの着陸装置の周囲にはシリコンクロスが使用されています。最も耐久性のある素材ではありませんが、宇宙旅行の過酷なテストにも壊れることなく耐えることができます。エアロゲルは米国のスペースシャトルで使用され、現在は NASA の火星探査機「キュリオシティ」や「パーサヴィアランス」にも使用されています。エアロゲルの化学構造はガラスの化学構造に似ています。その細孔には液体ではなく気体または空気が含まれています。 1つの毛穴の直径は人間の髪の毛の1万分の1にも満たず、わずか数ナノメートルです。シリコン エアロゲルのナノ多孔質の性質により、この材料の熱伝導率は既知の固体の中で最も低くなります。
