निर्वात में रिक्तिकाएँ: क्यूबसैट चेसिस की मूक विफलता

हाल ही में प्रक्षेपित एक क्यूबसैट को कक्षा में पहुँचने के कुछ ही मिनटों बाद एक भयावह संरचनात्मक पतन का सामना करना पड़ा। इसका कारण कोई प्रभाव या अत्यधिक कंपन नहीं था, बल्कि एक सूक्ष्म घटना थी: एक गैर-प्रमाणित व्यावसायिक चिपकने वाले पदार्थ का आउटगैसिंग (डीगैसिफिकेशन)। 3D फोरेंसिक विश्लेषण से पता चला कि गोंद में फंसे गैस के बुलबुले, जिन्हें वैक्यूल्स (रिक्तिकाएँ) कहा जाता है, निर्वात में फैल गए और कार्बन जोड़ों को अंदर से तोड़ दिया।

Siemens NX और Ansys Mechanical 🛰️ के साथ वैक्यूल्स के विस्तार का मॉडलिंग

इंजीनियरिंग टीम ने कार्बन फाइबर चेसिस और चिपकने वाले जोड़ों के पुनर्निर्माण के लिए Siemens NX का उपयोग किया। Volume Graphics के साथ संसाधित उच्च-रिज़ॉल्यूशन कंप्यूटेड टोमोग्राफी डेटा आयात किया गया, जिसने चिपकने वाले पदार्थ में 10 से 50 माइक्रोन के बीच सूक्ष्म छिद्रों की पहचान की। इस डेटा को निर्वात में संक्रमण के दौरान वैक्यूल्स के व्यवहार का अनुकरण करने के लिए Ansys Mechanical में स्थानांतरित किया गया। मॉडल ने गैसों की अवस्था समीकरण (बॉयल का नियम) को जोड़ की फ्रैक्चर यांत्रिकी के साथ जोड़ा। परिणामों से पता चला कि फैलने पर वैक्यूल्स का आंतरिक दबाव 1.2 MPa तक बढ़ गया, जिससे एपॉक्सी रेज़िन की अंतिम ताकत से अधिक स्थानीय तनाव उत्पन्न हुआ। इस हाइड्रोलिक वेज प्रभाव ने कार्बन-चिपकने वाले इंटरफ़ेस के साथ दरारें फैला दीं, जिससे संरचना सेकंडों में विघटित हो गई।

आउटगैसिंग के विरुद्ध अवरोध के रूप में सामग्री प्रमाणन 🔬

यह मामला दर्शाता है कि एक भी गैर-एयरोस्पेस घटक दशकों के संरचनात्मक डिजाइन को निष्प्रभावी कर सकता है। निर्वात के लिए प्रमाणित चिपकने वाले पदार्थ (जैसे EC-2216 या Hysol EA-9394 श्रृंखला) में 0.1% से कम वाष्पशील पदार्थ होते हैं, जो वैक्यूल्स के जोखिम को लगभग समाप्त कर देते हैं। Ansys Mechanical के साथ तुलनात्मक सिमुलेशन से पता चला कि प्रमाणित चिपकने वाले पदार्थ का उपयोग करने पर, अवशिष्ट तनाव थकान सीमा के 15% से नीचे बना रहा। सबक स्पष्ट है: अंतरिक्ष में, जो दिखाई नहीं देता, वह मारता है। संरचनात्मक अखंडता गोंद के रसायन से शुरू होती है।

कौन सी संख्यात्मक सिमुलेशन तकनीकें निर्वात और चक्रीय भार की स्थितियों के तहत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में वैक्यूल्स के न्यूक्लिएशन और प्रसार की अधिक सटीक भविष्यवाणी करने में सक्षम बनाती हैं, ताकि क्यूबसैट चेसिस जैसी अंतरिक्ष संरचनाओं में भयावह विफलताओं को रोका जा सके?

(नोट: सामग्री की थकान आपकी तरह ही है, 10 घंटे के सिमुलेशन के बाद।)