歐空局在其未來發射器準備計劃中取得了突破性進展，他們發現碳纖維增強塑料罐對火箭而言是可行的。這項新工作建立在早期研究的基礎上，并展示了一種由獨特的碳纖維增強塑料（CFRP）制成的小規模燃料罐的新設計。這種材料在使用液態氫時是防漏的，并且在不使用金屬襯墊的情況下也能與液氧直接接觸。

 

歐空局在其未來發射器準備計劃中取得了突破性進展，他們發現碳纖維增強塑料罐對火箭而言是可行的。這項新工作建立在早期研究的基礎上，并展示了一種由獨特的碳纖維增強塑料（CFRP）制成的小規模燃料罐的新設計。這種材料在使用液態氫時是防漏的，并且在不使用金屬襯墊的情況下也能與液氧直接接觸。

　　阿麗亞娜6型火箭

　　歐洲航天局表示，采用這種設計可以降低太空飛行的成本。

　　在歐洲航天局的支持下，德國航空航天公司“MT aerospace”推出了一種獨特的設計，一種由碳纖維增強塑料制成的小型火箭燃料罐。該燃料罐可以容納液氫和液氧而不泄漏，也不需要使用金屬襯里。

　　項目研究人員指出，完全由CFRP制成的燃料罐比金屬材質的要輕得多，而且建造起來更快、更便宜。通常儲存液氧和液氫等低溫推進劑需要具有金屬襯里的罐子，以使其在有或沒有復合材料外包層的情況下都能防漏。

　　之所以需要金屬襯里，是因為推進劑被冷卻到零下253攝氏度。燃料儲存罐是推進系統的關鍵元素，該研究提供了證明，用CFRP制成的高性能壓力罐可以承受低溫壓力。研究人員認為，未來使用CFRP高性能壓力罐將使火箭的發射更加安全，同時提供比金屬壓力罐低得多的質量。

　　使用重量較低的部件建造火箭，使火箭能夠產生相同的推力，意味著更高的運載有效載荷能力。研究人員說，他們發現了一種非常特殊的碳復合材料和加工方法，使他們能夠考慮新的架構和功能組合，以創建使用金屬不可能實現的火箭上級。

　　歐空局未來發射器準備項目的項目經理凱特·安德希爾（Kate Underhill）說：“這是向前邁進的一大步。我們已經發現了一種非常特殊的碳復合材料和加工方法，這將使我們能夠考慮火箭上級的新架構和功能組合，這是使用金屬是不可能實現的。”

　　火箭的上級對于高空和太空推進非常重要；根據歐空局太空運輸部主任丹尼爾·紐恩施萬德（Daniel Neuenschwander）的說法，將上級從鋁改成碳復合材料，可能會產生額外2噸的有效載荷能力。

　　構建防漏的CFRP箱體需要復雜的黑色碳纖維和特殊樹脂的編織。該材料在一些單獨的測試中抵御了極低的低溫、壓力循環和反應性物質。不久后研究人員將進行更多的集成熱保護的測試，測試的數據將用于開發一個全尺寸的演示器。

　　新的碳纖維增強塑料設計通過了低溫壓力測試，以了解燃料箱在將推進劑冷卻至 -253?C（-423.4 華氏度）時的表現。原來的金屬材質是密封的，為了用碳復合材料重現相同的特性，需要黑色碳纖維和特殊樹脂的復雜編織。該材料在許多單獨的測試中都能抵抗低溫、壓力循環和反應性物質。

　　終，來自創新設計測試的數據，將應用于歐空局阿麗亞娜6型發射器的菲巴斯（Phoebus）上級火箭的終外觀。Phoebus 將擁有近 12 英尺寬的由碳纖維增強塑料制成的液氫和液氧罐，該材料還將應用于儲罐與上級外層之間的界面。據歐洲航天局稱，Phoebus 將在 2023 年用低溫流體進行測試。

　　實際上，這個團隊并不是唯一一個為航天器嘗試使用非常規材料的團隊。芬蘭的工程師已經建造并測試了一個木制衛星原型，他們說這將是未來納米衛星的概念驗證，幾乎沒有金屬部件。