Hàng không vũ trụ thương mại đang phát triển mạnh và sẽ trở thành một thành phần quan trọng trong tương lai của nhân loại. Các phương pháp thực hành tốt nhất hiện nay đối với các vật liệu mới được áp dụng trong lĩnh vực này được phản ánh trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) và các vệ tinh phục vụ Trái đất cũng như bắt đầu các hành trình khám phá hệ mặt trời. Một số vật liệu có khả năng thích ứng tốt hơn với môi trường chân không so với những vật liệu khác.
NHÔM
Có lẽ đặc tính hữu ích nhất của nhôm là nó vừa cứng cáp vừa rất nhẹ. Bản thân nhôm không đủ bền để sử dụng trong không gian, nhưng nó là chất phụ gia phổ biến nhất được sử dụng trong sản xuất hợp kim cho không gian. Việc thêm nhôm là vì nó có thể làm giảm trọng lượng của thành phẩm mà không phải hy sinh quá nhiều sức lực. Ví dụ, các phi hành gia sử dụng cửa nhôm trên Trạm vũ trụ quốc tế để bảo vệ trạm khỏi các mảnh vụn bay vào không gian.
Titan và hợp kim titan
Titan là kim loại nhẹ được sử dụng trong máy bay phản lực và có thể được sử dụng riêng lẻ hoặc chế tạo thành vật liệu hợp kim vũ trụ. Titanium được sử dụng rộng rãi trong cơ sở hạ tầng không gian hiện có trên Trạm vũ trụ quốc tế và các vệ tinh. Một tấm titan nguyên chất được khắc từ Dự án Rosetta hiện được lắp đặt bên ngoài Trạm vũ trụ quốc tế, chứa các bản ghi về ngôn ngữ của Trái đất. Titan có thể chịu được môi trường khắc nghiệt trong không gian, bao gồm biến động nhiệt độ, bức xạ vũ trụ và mặt trời.
Vật liệu tổng hợp cacbon cacbon
Vật liệu này, còn được gọi là RCC, rất quan trọng trong chương trình tàu con thoi của Mỹ. Nó bao phủ một khu vực quan trọng trên bề mặt cánh tàu con thoi và chịu được nhiệt độ cực cao khi quay trở lại bầu khí quyển. Nguyên lý làm việc giống như một bộ tản nhiệt ô tô phức tạp, tỏa nhiệt. Nó được đặt ở bất cứ nơi nào mà nhiệt độ cực cao có thể ảnh hưởng đến hoạt động của tàu vũ trụ và truyền nhiệt ra khỏi các khu vực nhạy cảm hơn của tàu vũ trụ. RCC nhẹ nhưng cũng rất dễ vỡ. Trong quá trình phóng tàu con thoi Columbia, một mảnh vật liệu cách nhiệt bằng bọt polyurethane rơi ra khỏi thùng nhiên liệu bên ngoài đã gây hư hỏng một phần vật liệu cách nhiệt, dẫn đến thảm họa khiến 7 thành viên phi hành đoàn thiệt mạng. Tàu con thoi quân sự X-37 và Dreamchaser sử dụng phiên bản RCC tiên tiến hơn có tên là TUFROC (viết tắt của Hợp chất chống oxy hóa được gia cố bằng sợi chip đơn Toughened).
Kevlar
Sợi Kevlar là một vật liệu không gian quan trọng. Như đã biết, nó được sử dụng để thiết kế quần áo bền. Quân đội và các cơ quan thực thi pháp luật sử dụng áo khoác sợi Kevlar để bảo vệ binh lính và cảnh sát khỏi bị thương do đạn. Giống như khả năng chặn đạn, sợi Kevlar trong không gian có thể bảo vệ các vệ tinh, tàu vũ trụ và Trạm vũ trụ quốc tế khỏi các mảnh vụn trôi nổi và mảnh vụn không gian trên quỹ đạo Trái đất. Sợi Kevlar nhẹ và bền, có khả năng chịu nhiệt độ cực cao và lạnh mà không bị biến dạng.
Kính cách nhiệt
Cửa sổ của Trạm vũ trụ quốc tế, tàu vũ trụ Dragon và các tàu vũ trụ có người lái khác đều được làm bằng kính chịu nhiệt. Kính thông thường sẽ vỡ trong môi trường không gian và không chịu được tác động khi phóng hoặc xuyên qua bầu khí quyển. Đặc tính của kính chịu nhiệt cho phép nó chịu được áp suất thay đổi liên tục của tàu vũ trụ ra vào không gian. Nó có thể chịu được nhiệt độ cực nóng và lạnh mà không bị nứt hay gãy.
Vải silica và aerogel
Đối với những khu vực trên tàu vũ trụ đòi hỏi độ linh hoạt cao hơn, người ta thường sử dụng vải silicon. Ví dụ, khu vực xung quanh bộ phận hạ cánh của tàu con thoi Mỹ sử dụng vải silicon. Mặc dù nó không phải là vật liệu bền nhất nhưng nó có thể chịu được thử thách khắc nghiệt khi du hành vũ trụ mà không bị gãy. Airgel đã được sử dụng trong tàu con thoi của Hoa Kỳ và hiện được sử dụng trong các tàu thăm dò sao Hỏa của NASA, bao gồm cả Curiosity và Perseverance. Cấu trúc hóa học của aerogel tương tự như thủy tinh. Lỗ chân lông của nó chứa khí hoặc không khí chứ không phải chất lỏng. Một lỗ chân lông có đường kính nhỏ hơn một phần mười nghìn sợi tóc người, chỉ vài nanomet. Bản chất xốp nano của aerogel silicon làm cho vật liệu này có độ dẫn nhiệt thấp nhất trong các chất rắn đã biết.
