Banyak diantara kita mengenal pesawat luar angkasa yang bernama Challenger, yang mana pesawat ini mengalami kecelakaan tragis dan tidak ada satupun astronot yang selamat. Penyebab pesawat ini mengalami kecelakaan adalah karena adanya kebocoran pada gasket atau O-ring sealing dalam solid rocket booster yang pada akhirnya pesawat tersebut meledak setelah 73 detik terbang.
Kejadian tragis lainnya juga menimpa pesawat luar angkasa “Colombia”, pesawat ini meledak ketika kembali menuju atmosfer bumi. Dengan beberapa kasus kecelakaan yang menimpa pesawat luar angkasa maka para peneliti NASA mencoba untuk menaikkan tingkat safety dari pesawat luar angkasa.
Salah satu upaya para ilmuwan NASA untuk menaikkan tingkat safety dari pesawat luar angkasa adalah dengan menemukan material tahan panas yang jauh lebih baik daripada sebelumnya . Dengan pemilihan material yang tepat akan mampu membuat pesawat luar angkasa tersebut tidak terbakar ketika bergesekan dengan lapisan atmosfer.
Perlu diketahui bahwa ketika pesawat luar angkasa tersebut bergesekan dengan lapisan atmosfer akan menyebabkan suhu di bagian terluar shuttle mencapai ±1260 oC. Maka untuk menghadapi hal tersebut ditemukanlah material yang disebut dengan Thermal Protection System (TPS). Material TPS ini tidak hanya mampu menahan panasnya suhu akibat bergesekan dengan atmosfer, namun juga harus mampu menahan suhu dingin yang sangat ekstrim di luar angkasa, maka material ini memiliki karakteristik isolator dengan jangkauan suhu mulai dari -121 oC hingga mencapai 1649 oC.
Pada daerah nose cap, antara nose cap dengan nose landing gear doors, dan bagian terluar dari pinggir sayap menggunakan material komposit Reinforced carbon-carbon atau disingkat dengan RCC. Komposit ini mampu melindungi pesawat hingga suhu diatas 1260 oC, sedangkan untuk suhu dibawah 1260 oC maka NASA hanya menggunakan insulation dengan bahan rigid silica.
Material Thermal Protection System secara garis besar dibagi menjadi 2 yakni High-Temperature Reusable Surface Insulation (HRSI) dan Low-Temperature Reusable Surface Insulation (LRSI). Letak perbedaan dari kedua jenis material tersebut adalah jenis coating permukaan pada keduanya.
Pada material HRSI, menggunakan coating dari black borosilicate glass untuk melindungi bagian-bagian dari pesawat luar angkasa yang mencapai suhu 1260 0C. Untuk LRSI menggunakan coating warna putih dimana mengandung sifat-sifat optik yang dibutuhkan untuk menjaga suhu pada bagian-bagian tertentu dari pesawat untuk mengendalikan vehicle thermal control. Bagian-bagian yang tertutupi oleh LRSI mampu bertahan hingga mencapai suhu maksimum 649 0C.
Material-material tersebut dibuat oleh Lockheed Missiles & Space Company dan secara garis besar dibagi menjadi 2 tipe yakni LI-900 yang memiliki densitas 144 kg/m3 dan LI 2200 yang memiliki densitas 352 kg/m3. Melalui program-program NASA selanjutnya menghasilkan terobosan untuk melakukan sejumlah perubahan komposisi material TPS yang mana nantinya akan dihasilkan material-material yang lebih efisien.
Sebagai contoh LI 2200 yang terpasang pada bagian door penetrations diganti dengan menggunakan Insulasi dari Fibrous Refractory Composite, penggantian material ini akan membantu menurunkan berat keseluruhan dari pesawat luar angkasa. Selain itu setelah terjadinya kecelakaan yang menimpa space shuttle “Colombia” maka NASA ingin menurunkan tingkat vulnerabilitas pesawat dari kehancuran akibat tabrakan dari serpihan-serpihan orbit, maka hal ini dapat dicapai dengan pengembangan melalui Boeing Rigidized Insulation.
Pada akhirnya NASA mampu mengembangkan material insulasi superior yang disebut dengan Advanced Flexible Reusable Surface Insulation (ARSI). Material ini selain memberikan tingkat durabilitas yang baik, juga mampu mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk proses instalasi dan menurunkan biaya pembuatan pesawat luar angkasa.
Material-material yang digunakan sebagai Thermal Protection System harus memiliki tiga karakteristik yakni Reusable, ketika pesawat luar angkasa akan kembali ke bumi material TPS tersebut harus masih mampu digunakan, Lightweight tentunya beratnya harus dibuat seringan mungkin, Fragile yakni material tersebut harus mudah pecah.