🔍 العمود المتخصص｜ما هو نوع الفولاذ الذي يُشغّل مركبة Starship من SpaceX؟

✍️ من إعداد شركة DONG-YU STAINLESS STEEL ENTERPRISE CO., LTD.

المقدمة｜الفولاذ يطير من جديد

بينما تتجه معظم شركات الصناعات الجوية والفضائية إلى استخدام مواد أخف وزناً وأكثر تكلفة وتعقيداً، مثل ألياف الكربون وسبائك الألمنيوم المتقدمة، سلكت شركة SpaceX طريقاً مختلفاً تماماً. ففي عام 2019، أعلن إيلون ماسك أن مركبة Starship ستُبنى من الفولاذ المقاوم للصدأ، وهو ما اعتبره الكثيرون مادة قديمة وغير مناسبة للفضاء.

لكن هذا الخيار لم يكن بدافع الحنين إلى الماضي، بل قرار محسوب استند إلى الأداء، والتكلفة، والمتانة، وقابلية إعادة الاستخدام.اليوم نستعرض الأسباب التي جعلت الفولاذ المقاوم للصدأ، وخاصة السبائك مثل 301 و304L وسلسلة 30X المخصصة من SpaceX، مادةً أساسية في واحد من أكثر برامج الفضاء طموحاً في العالم.

1. مقاومة درجات الحرارة العالية: البقاء خلال إعادة الدخول إلى الغلاف الجوي

عند عودة الصاروخ إلى الغلاف الجوي، تصل درجة حرارة سطحه إلى ما يزيد عن 1400 درجة مئوية (2550 فهرنهايت).تتحلل معظم المواد المركبة الكربونية عند حوالي 300–500 درجة مئوية، وتبدأ سبائك الألمنيوم في الضعف عند حوالي 660 درجة مئوية.

أما الفولاذ المقاوم للصدأ، فيوفر:

1.      نقطة انصهار أعلى من 1400 درجة مئوية، ما يحافظ على البنية أثناء إعادة الدخول.

2.      مقاومة ممتازة للإجهاد الحراري.

3.      سطحاً يتحمل الحرارة مباشرة دون الحاجة إلى دروع حرارية ثقيلة.

هذا يقلل الحاجة إلى البلاط الحراري المعقد، ويُبسّط الصيانة، ويقلل عدد الأجزاء ونقاط الفشل المحتملة.

2. الصلابة في درجات الحرارة المنخفضة جداً: جاهز للأوكسجين والميثان السائل

تعتمد صواريخ SpaceX على الميثان السائل (−161 °C) والأوكسجين السائل (−183 °C) كوقود. وتؤدي هذه البرودة الشديدة إلى تقصف العديد من المواد.

استُخدم الفولاذ المقاوم 301 في النماذج الأولية نظراً لقوته العالية، لكن اختبارات الميدان أظهرت ضعفاً في أدائه خلال الدورات الحرارية المنخفضة.

لاحقاً، تحوّلت الشركة إلى الفولاذ المقاوم 304L، وهو نوع منخفض الكربون يتميز بـ:

1.      سهولة أكبر في اللحام.

2.      مرونة عالية في درجات الحرارة المنخفضة جداً.

3.      مقاومة محسّنة للكسور.

وفي نهاية المطاف، طوّرت SpaceX سبيكة مخصصة خاصة بها، "30X"، يُرجّح أنها مشتقة من سلسلة 300 ومعدّلة لتحسين أدائها الحراري وسهولة تصنيعها.

3. الكفاءة في التكلفة والإنتاج: عامل التغيير الحقيقي

رغم أن ألياف الكربون تقدم نسبة قوة إلى وزن ممتازة، إلا أن تكلفتها وتعقيد تصنيعها يعوقان استخدامها على نطاق واسع.

نوع المادة	التكلفة التقريبية/كغ	عملية التصنيع	قابلية الإصلاح
مركّب كربوني	~135 دولار أمريكي/كغ	قولبة، تجفيف، تعقيم	ضعيفة جداً
فولاذ مقاوم (304L/30X)	~3–5 دولار أمريكي/كغ	دحرجة، لحام، تشكيل	ممتازة

الفولاذ المقاوم للصدأ ليس فقط أرخص بحوالي 20 مرة، بل أيضاً:

1.      سهل التشكيل واللحام باستخدام تقنيات تقليدية.

2.      مُتحمّل للعمليات الأرضية والإطلاقات المتكررة.

3.      مثالي للنمذجة السريعة والتعديل المتكرر.

وهذه الصفات تتماشى تماماً مع ثقافة SpaceX في "الاختبار، الانفجار، التكرار"، مما يسرّع التطوير ويقلل المخاطر المالية.

4. فلسفة التصميم: البساطة تُسرّع الإنجاز

قال إيلون ماسك ذات مرة: "أفضل قطعة هي القطعة التي لا توجد."وتنعكس هذه الفلسفة في تصميم Starship المصنوع من الفولاذ:

1.      الفولاذ يتيح هياكل خزانات موحدة وكبيرة الحجم.

2.      الأجزاء المتضررة يمكن قطعها ولحامها وإعادة استخدامها في الطيران.

3.      تقنية التبريد بالتسرّب (Transpiration Cooling)، حيث يتسرب الوقود عبر مسامات الفولاذ لتبريده، تُغني عن الدروع الحرارية المعقدة.

هنا، المادة ليست مجرد وسيلة، بل محور لطريقة التصميم والبناء والتوسّع لدى SpaceX.

5. جدول ملخص｜تطور استخدام الفولاذ المقاوم في SpaceX

الجيل	السبيكة المستخدمة	أبرز الميزات	مرحلة الاستخدام
الجيل 1	فولاذ 301	قوة عالية، نماذج أولية	Starhopper، SN1–SN3
الجيل 2	فولاذ 304L	صلابة عند البرودة، سهولة في اللحام	SN4–SN6 وما بعده
الجيل 3	سبيكة 30X (مخصصة)	أداء حراري وتصنيعي محسن	خط إنتاج Starship

الخاتمة｜عصر جديد للفولاذ المقاوم للصدأ

لم تكن اختيار SpaceX للفولاذ المقاوم للصدأ تنازلاً، بل إعادة تعريف لما هو ضروري فعلاً لإعادة الاستخدام، والتوسع، والاستدامة في رحلات الفضاء.

نحن في شركة DONG-YU STAINLESS STEEL ENTERPRISE CO., LTD. نرى أن هذه الخطوة هي رسالة لجميع الصناعات: مستقبل الفولاذ لم يعد محصوراً على الأرض… إنه ينطلق نحو الفضاء.

من الخزانات الصناعية إلى أنظمة الطيران المداري، يثبت الفولاذ المقاوم للصدأ جدارته، ليس فقط بخصائصه، بل أيضاً برسالته.

📌 تابعونا للاطلاع على تحليلات أعمق في علم المواد والدور المتطور للفولاذ المقاوم في الصناعات الجوية والطبية والتصنيع المتقدم.