গ্রিন প্রোপেলান্ট হিটিংয়ে পারমিয়েশন চ্যালেঞ্জ
60 ডিগ্রীতে অ্যামোনিয়াম ডাইনিট্রামাইড (ADN, NH₄N(NO₂)₂) মহাকাশযান থ্রাস্টারগুলির জন্য একটি সবুজ প্রোপেলান্ট অক্সিডাইজার। ADN পিএফএ হিটারে প্রবেশ করে, সম্ভাব্য ধাতব কোরের সাথে প্রতিক্রিয়া করে। বোরন নাইট্রাইড (BN)-ভরা PFA উন্নত বাধা বৈশিষ্ট্য অফার করে। 6টি অ্যারোস্পেস প্রপালশন ল্যাবরেটরির পরিমাণগত বিশ্লেষণ দেখায় যে ভার্জিন পিএফএ 5000 ঘন্টা পরে 0.18 মিলিগ্রাম/সেমি²·দিনের ADN পারমিয়েশন প্রদর্শন করে, যেখানে BN-ভরা পিএফএ (15%) পারমিয়েশনকে 0.04 মিলিগ্রাম/সেমি²·ঘণ্টা প্রসারিত করার কারণে সুরক্ষার কারণে 0.04 মিলিগ্রাম/সেমি²·দিনে প্রসারিত করে। 8+ বছর পর্যন্ত।
ADN পারমিয়েশন এবং পচনের ঝুঁকি
ADN (আণবিক ওজন 118 Da) একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজার যা 180 ডিগ্রিতে এক্সোথার্মিকভাবে পচে যায়। উত্তপ্ত ধাতব কোরে (150-200 ডিগ্রী) পৌঁছানো ADN পচে যেতে পারে: NH₄N(NO₂)₂ → N₂O + 2H₂O + N₂, তাপ নির্গত করে। 5000 ঘন্টার জন্য 50% ADN সমাধানে 60 ডিগ্রিতে পরীক্ষা করা:
| পিএফএ গ্রেড | বিএন ফিলার কন্টেন্ট | ADN পারমিয়েশন রেট (mg/cm²·day) | কোর ভেজানোর সময় (2.0 মিমি প্রাচীর, ঘন্টা) | মূল জারা হার (মিমি/বছর) |
|---|---|---|---|---|
| কুমারী (মান) | 0% | 0.18 | 4,500 | 0.12 |
| কুমারী (উচ্চ স্ফটিকতা) | 0% | 0.12 | 6,500 | 0.08 |
| BN-ভরা (5%) | 5% | 0.09 | 8,500 | 0.05 |
| BN-ভরা (10%) | 10% | 0.06 | 12,000 | 0.03 |
| BN-ভরা (15%) | 15% | 0.04 | 18,000 | 0.02 |
| BN-ভরা (20%) | 20% | 0.03 | 22,000 | 0.01 |
ফিলার টর্টুওসিটি প্রভাব
বিএন প্লেটলেটগুলি (1-5µm ব্যাস, 0.1µm পুরুত্ব) এক্সট্রুশনের সময় অভিমুখী হয়, একটি কঠিন প্রসারণ পথ তৈরি করে। কার্যকর প্রসারণ সহগ D_eff=D_0 / (1 + 1.5 × আয়তনের ভগ্নাংশ × আকৃতির অনুপাত)। অনুপাত 20 সহ 15% BN-এর জন্য, টর্টুওসিটি ফ্যাক্টর=7.5, 7.5 ফ্যাক্টর দ্বারা পারমিয়েশন হ্রাস করে৷
BN এর সাথে ADN রাসায়নিক সামঞ্জস্য
বোরন নাইট্রাইড 60 ডিগ্রিতে ADN-এ নিষ্ক্রিয়। যাইহোক, BN ফিলার অবশ্যই ADN পচনকে অনুঘটক করবে না। BN পাউডারের সাথে ADN এর ডিফারেনশিয়াল স্ক্যানিং ক্যালোরিমেট্রি (DSC) কোন এক্সোথার্ম শিফট দেখায় না (পচন 178 ডিগ্রিতে থাকে)। অন্যান্য ফিলারের জন্য (কার্বন ফাইবার, গ্লাস ফাইবার), ADN পচন তাপমাত্রা 15-25 ডিগ্রি কমে যায়; সুপারিশ করা হয় না
ওয়াল থিকনেস এবং বিএন সিনার্জি
2.0 মিমি প্রাচীরের জন্য, 15% BN কোর ভেজানোর জন্য 18,000 ঘন্টা প্রদান করে। 15% BN সহ 1.5 মিমি প্রাচীরের জন্য, সময় 9,000 ঘন্টায় নেমে আসে। 15% BN সহ 2.5 মিমি প্রাচীরের জন্য, 25,000 ঘন্টা অতিক্রম করে। মোটা দেয়াল সর্বাধিক সুরক্ষার জন্য BN বাধার সাথে একত্রিত হয়।
মূল উপাদান নির্বাচন
এমনকি BN-ভরা PFA দিয়েও, পারমিটেড ADN-এর জন্য সামঞ্জস্যপূর্ণ কোর প্রয়োজন:
| কোর মেটাল | ADN জারা হার (মিমি/বছর) | 2.0mm এ 15% BN PFA এর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ |
|---|---|---|
| স্টেইনলেস স্টীল 316L | 0.15 | দরিদ্র (2 বছরের মধ্যে সীমাবদ্ধ) |
| ইনকোলয় 825 | 0.05 | গ্রহণযোগ্য (5-7 বছর) |
| Hastelloy C-276 | 0.02 | ভাল (8-10 বছর) |
| টাইটানিয়াম গ্রেড 2 | 0.01 (প্যাসিভ) | চমৎকার (10+ বছর) |
| ট্যানটালাম | <0.001 | সুপিরিয়র (20+ বছর) |
BN ফিলার বিচ্ছুরণ গুণমান
দুর্বল BN বিচ্ছুরণ সমষ্টি তৈরি করে যা ভেদন বাড়ায়। সরবরাহকারীদের প্রত্যয়িত করা উচিত:
BN কণার আকার: d90 <5µm
Filler dispersion: no agglomerates >20µm (অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি)
Aspect ratio: >15 (SEM)
ADN প্রোপেলান্ট হিটারের জন্য স্পেসিফিকেশন গাইডেন্স
For ADN at 60°C, specify BN-filled PFA (15% BN, aspect ratio >15) প্রাচীর পুরুত্ব 2.5 মিমি এবং টাইটানিয়াম গ্রেড 2 কোর সহ। 5000 ঘন্টা পরে 60 ডিগ্রীতে 0.05 mg/cm²·day এর নিচে ADN পারমিয়েশনের সরবরাহকারীর সার্টিফিকেশন প্রয়োজন। স্পেসক্রাফ্ট প্রপালশন সিস্টেমের জন্য 15-বছরের জীবন (130,000 ঘন্টা) প্রয়োজন, 3.0 মিমি দেয়াল এবং ট্যানটালাম কোর সহ 20% BN নির্দিষ্ট করুন। BN-ভরা PFA (40-60% বেশি ভার্জিন) এর জন্য প্রিমিয়াম স্যাটেলাইট থ্রাস্টারে ADN পচন রোধ করে ন্যায়সঙ্গত হয় যেখানে ব্যর্থতার জন্য $100M খরচ হয়+. গ্রাউন্ড টেস্ট সিস্টেমের জন্য, ভার্জিন হাই-ক্রিস্টালিনিটি পিএফএ 3.0 মিমি প্রাচীর এবং বার্ষিক প্রতিস্থাপনযোগ্য হতে পারে।
