航天器的制造，需要什么樣的材料才可以保證能夠沖破地球大氣層？

鋁—使用*廣泛的傳統材料（用于肼和一氧化二氮推進(jìn)劑罐），密度低，比強度良好，可焊接，還可通過(guò)擠壓、鑄造、機器加工等成型，價(jià)格低廉且隨處可得，沒(méi)有極端的絕 對強度，熔點(diǎn)較低（933K）鎂—硬度高，比強度良好，延展性比鋁差，因為具有化學(xué)活性所以需要表面涂層（這也導致了它的生產(chǎn)成本更高）。

鈦—熔點(diǎn)在1933F，重量輕，比強度高。硬度高于鋁（但還沒(méi)有達到鋼的硬度），耐腐蝕，耐高溫，比鋁、鐵更脆（韌性低），難于獲取，性能不如鋁（比不銹鋼的價(jià)格貴六倍）。用于壓力罐、燃料罐和高速交通工具的涂料。

鐵合金的不銹鋼--有著(zhù)高強度、高剛度、耐腐蝕，能夠承受1200K的高溫。盡管它是高密度但是便宜，還是在航天器上被廣泛使用（螺釘、螺栓等幾乎都是鋼的）

奧氏體鋼—不具有磁性，沒(méi)有脆性轉變溫度，可焊接且易于加工，價(jià)格便宜且可以廣泛獲取，易發(fā)生氫脆（氫原子吸附到晶格中會(huì )使合金變脆）。被用于航天器的推進(jìn)和低溫系統。

鈹—*堅硬的天然物質(zhì)（金屬鈹不是天然存在的，但是它的化合物是存在的），低密度，高比強度，耐高溫。它價(jià)格昂貴也有毒性（對人體組 織有腐蝕性且有致癌性）。鈹是低原子序數，對X射線(xiàn)是可穿透性的，純的金屬鈹已用于制造火箭噴管。

鎳鈷合金—適用于高溫環(huán)境例如隔熱罩和火箭噴嘴。該合金還擁有比鋼還要高的密度（8200公斤每立方米）。鋁鋰合金—強度和鋁相似，但是輕了幾個(gè)百分點(diǎn)。鈦鋁合金—比較脆，但是重量輕，耐高溫。

在不遠的將來(lái)，我們可以使用塑料和各種混合材料的合成物，例如金屬基復合材料，可以極大地降低飛行器的重量這樣可以極大地降低發(fā)射成本。事實(shí)上除了航天器外層艙壁，碳纖維技術(shù)已經(jīng)被用于替代用于做飛行器組件。出于航天器飛行時(shí)面對巨大的溫度和壓力，外層艙壁仍然是用金屬鈦、鋁或其他常規金屬和合金制成。B2隱形轟炸機的機翼是用碳纖維材料制成，但是相對于航天器發(fā)射時(shí)承受的壓力和從太空再次返回到大氣層時(shí)承受的熱量相比都小很多。

纖維增強材料例如碳、芳綸和玻璃復合材料在工程材料中都具有*高的強度和剛度-重量比。這樣適用于航天器、航空航天和高速機器等應用場(chǎng)景，這些特性可以提供高效和高性能的系統。例如碳纖維復合材料五倍于同等重量的鋼的強度，這樣允許更輕的結構以達到相同的性能水平。此外，碳和芳綸的復合材料具有接近于零的熱膨脹系數，這樣使它們在超精密光學(xué)平臺和尺寸穩定天線(xiàn)設計時(shí)必不可少。一些碳纖維在所有材料中具有*高的導熱率，這樣允許它們作為電子和航天器應用中的散熱元件。

甚至碳納米管和纖維也正在考慮用于航天器和火箭技術(shù)中，所以在這個(gè)激動(dòng)人心的領(lǐng)域還有很多值得期待的東西。航天器每輕一磅就可以節省5000美元（約合人民幣4萬(wàn)元）的發(fā)射成本。這意味著(zhù)，如果你用一磅新類(lèi)型的合金替換一磅鋁，你將可以重新獲得每磅近5000美元的發(fā)射資金，因為鋁僅占5000美元的百分之一！