عایق حرارتی شاتل فضایی

با حرکت شاتل فضایی در سرعت های بالا در جو پوسته متحمل شدیدترین شارهای حرارتی می شود که باعث گرم شدن ایروترمودینامیکی همهٔ سطوح بیرونی با دمایی نزدیک به دمای سطح خورشید می شود بنابراین برای جلوگیری از آسیب دیدن سازه و حفظ سوخت برودتی، هیدروژن مایع و اکسیژن مایع به یک سازوکار حفاظت حرارتی نیاز دایم. [ ۱]
این 'حفاظت حرارتی' ( TPS ) ( به انگلیسی: Space Shuttle thermal protection system ) محفظه ای است که از شاتل فضایی در برابر دماهای بالا حدود ۱۶۵۰ درجه سانتیگراد هنگام ورود به اتمسفر و ادامه مسیر محافظت می کند و از سرد و گرم شدن ناگهانی هنگام چرخیدن در مدار مربوطه جلوگیری می کند. [ ۲]
در ابتدا دانشمندان روی مواد سیلیس سخت و فیبر آلومینا تحقیق می کردند ولی دما جو بیش از تحمل این مواد بود. [ ۳]
ضمن ورود شاتل فضایی به جو دمای سطح آن حدوداً به ۱۲۶۰ درجه سانتیگراد می رسد که از دمای ذوب آلومینیوم و آهن بیشتر است و باید از تکنولوژی هایی استفاده کرد که در برابر دما و فشارهای بالا مستحکم، قابل استفاده مجدد، سبک و کم هزینه باشد. امروزه از 'کاشی های سرامیکی' اطراف بدنه آلومینیومی شاتل استفاده می شود. دمای بعضی نقاط شاتل از ۱۲۵۰ درجه سلسیوس هم بیشتر می شود ( مانند نوک شاتل که به دمای ۲۸۰۰ درجه تا ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد نیز می رسد ) که در این نقاط از کامپوزیت های گرافیتی استفاده می کنند. کاشی های سرامیکی و' کامپوزیت های گرافیتی' از نوع بازتابنده محسوب می شوند.
در هنگام ورود سفینه فضایی به جو زمین کامپوزیت های کربنی اکسید می شوند حال آنکه کاشی های سرامیکی فقط افزایش دما پیدا می کنند و هرگز اتلاف دما در آن دیده نمی شود.
کامپوزیت تقویت شده با کربن که در لبه بال ها ( liding edgh ) و دماغه شاتل استفاده شده در دمای ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد استحکام خودش را حفظ می کند این ماده در محفظه احتراق موتور اصلی شاتل یعنی موتور RS - 25 استفاده شده.
هنگام ورود به جو ( re - entry ) فلپ بدنه شاتل ( body flap ) از همه جای شاتل بیشتر داغ می شود و کار این فلپ حفاظت از موتورهای rs - 25 است.
الیاف سرامیکی در حقیقت فیبرهای سیلیکات آلومینیوم می باشند که از ذوب و دمیدن مذاب کایونن با درصد آلومینا بالا یا مواد موسوم تری شامل ترکیبی از پودر خالص آلومیناو سیلیس مخلوط شده تشکیل می گردد. مخلوط سیلیس و آلومینا بعد از ذوب در کوره قوس الکتریکی در دمایی حدود۲۰۰۰º سانتیگراد به وسیله هوای فشرده دمیده می شود یا بر روی غلتک های چرخان به وسیلهٔ نیروی گریز از مرکز به الیاف تبدیل می شوند.