Коррозия в космосе

Коррозия в космосе — это коррозия материалов, происходящая в космическом пространстве . Вместо влаги и кислорода, выступающих в качестве основных причин коррозии, материалы, находящиеся в космическом пространстве, подвергаются вакууму , бомбардировке ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами , солнечными энергетическими частицами (в основном электронами и протонами солнечного ветра ) и электромагнитным излучением. ^[1] В верхних слоях атмосферы (между 90–800 км) важную роль играют атмосферные атомы, ионы и свободные радикалы , особенно атомарный кислород . Концентрация атомарного кислорода зависит от высоты и солнечной активности , так как всплески ультрафиолетового излучения вызывают фотодиссоциацию молекулярного кислорода. ^[2] Между 160 и 560 км атмосфера состоит примерно на 90% из атомарного кислорода. ^[3]

Материалы

Коррозия в космосе сильнее всего влияет на космические корабли с движущимися частями. Ранние спутники имели тенденцию возникать проблемы с заклиниванием подшипников. Теперь подшипники покрыты тонким слоем золота .

Разные материалы по-разному противостоят коррозии в космосе. Электролиты в батареях или контурах охлаждения могут вызывать гальваническую коррозию, общую коррозию и коррозию под напряжением. ^[1] Алюминий медленно разрушается атомарным кислородом, а золото и платина обладают высокой коррозионной стойкостью. Поэтому для защиты космического корабля от суровых условий окружающей среды используются фольга с золотым покрытием и тонкие слои золота на открытых поверхностях. Тонкие слои диоксида кремния, нанесенные на поверхности, также могут защитить металлы от воздействия атомарного кислорода; например, Starshine 3 таким образом были защищены алюминиевые передние зеркала Satellite. Однако защитные слои подвержены эрозии микрометеоритами .

Серебро образует слой оксида серебра, который имеет тенденцию отслаиваться и не имеет защитной функции; Такая постепенная эрозия серебряных межсоединений солнечных элементов оказалась причиной некоторых наблюдавшихся на орбите отказов. ^[4]

Многие пластмассы значительно чувствительны к атомарному кислороду и ионизирующему излучению. Покрытия, устойчивые к атомарному кислороду, являются распространенным методом защиты, особенно для пластмасс. силикона и покрытия на основе Краски часто используются из-за их превосходной устойчивости к радиации и атомарному кислороду. ^[5] Однако долговечность силикона несколько ограничена, поскольку поверхность, подвергающаяся воздействию атомарного кислорода, превращается в кремнезем , который является хрупким и имеет тенденцию к растрескиванию.

Решение проблемы коррозии

Процесс космической коррозии активно исследуется. Одна из попыток направлена на разработку датчика на основе оксида цинка , способного измерять количество атомарного кислорода вблизи космического корабля; Датчик основан на падении электропроводности оксида цинка по мере его дальнейшего поглощения кислорода. ^{[ нужна ссылка ]}

Другие проблемы

Выделение летучих силиконов на низкоорбитальных аппаратах приводит к образованию облака загрязнений вокруг космического корабля. Вместе с бомбардировкой атомарного кислорода это может привести к постепенному осаждению тонких слоев углеродсодержащего диоксида кремния. Их плохая прозрачность является проблемой в случае оптических систем и солнечных панелей . Отложения размером до нескольких микрометров наблюдались после 10 лет службы на солнечных батареях орбитальной станции «Мир» . ^[6]

Другими источниками проблем для конструкций, находящихся в космическом пространстве, являются эрозия и переотложение материалов в результате распыления, вызванного быстрыми атомами и микрометеороидами . Другой серьезной проблемой, хотя и не связанной с коррозией, является усталость материала, вызванная циклическим нагревом и охлаждением и связанными с ними механическими напряжениями при термическом расширении.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Блокли, Ричард; Шай, Вэй, ред. (15 декабря 2010 г.). Энциклопедия аэрокосмической техники (1-е изд.). Уайли. дои : 10.1002/9780470686652.eae242 . ISBN 978-0-470-75440-5 .
^ Мартинес, С. «Анализ радиационной обстановки на околоземной орбите и ее воздействия на критические электронные устройства космического корабля» . Мендели . Университет аэронавтики Эмбри Риддла . Проверено 23 августа 2019 г.
^ «Использование силиконовых клеев в космической технике» . Архивировано из оригинала 24 марта 2006 г. Проверено 7 июня 2006 г.
^ Майер Куц - Справочник по экологической деградации материалов (2005, 0815515006)
^ «Оптимизация устойчивости к атомарному кислороду на подложках с покрытием с помощью TechOptimizer» . Архивировано из оригинала 24 июня 2006 г. Проверено 7 июня 2006 г.
^ Бэнкс, Брюс А.; Де Гро, Ким К.; Ратледж, Шэрон К.; Хайтас, Кристи А. (1999). «Последствия взаимодействия атомарного кислорода с силиконом и силиконовые загрязнения на поверхностях на низкой околоземной орбите». Учеб. ШПИОН . 3784 : 62. Бибкод : 1999SPIE.3784...62B . CiteSeerX 10.1.1.870.5957 . дои : 10.1117/12.366725 . hdl : 2060/19990047772 . S2CID 136474988 .

Внешние ссылки

[:0-1] Jump up to: ^а ^б Блокли, Ричард; Шай, Вэй, ред. (15 декабря 2010 г.). Энциклопедия аэрокосмической техники (1-е изд.). Уайли. дои : 10.1002/9780470686652.eae242 . ISBN 978-0-470-75440-5 .

[2] Мартинес, С. «Анализ радиационной обстановки на околоземной орбите и ее воздействия на критические электронные устройства космического корабля» . Мендели . Университет аэронавтики Эмбри Риддла . Проверено 23 августа 2019 г.

[3] «Использование силиконовых клеев в космической технике» . Архивировано из оригинала 24 марта 2006 г. Проверено 7 июня 2006 г.

[envdeg-4] Майер Куц - Справочник по экологической деградации материалов (2005, 0815515006)

[5] «Оптимизация устойчивости к атомарному кислороду на подложках с покрытием с помощью TechOptimizer» . Архивировано из оригинала 24 июня 2006 г. Проверено 7 июня 2006 г.

[6] Бэнкс, Брюс А.; Де Гро, Ким К.; Ратледж, Шэрон К.; Хайтас, Кристи А. (1999). «Последствия взаимодействия атомарного кислорода с силиконом и силиконовые загрязнения на поверхностях на низкой околоземной орбите». Учеб. ШПИОН . 3784 : 62. Бибкод : 1999SPIE.3784...62B . CiteSeerX 10.1.1.870.5957 . дои : 10.1117/12.366725 . hdl : 2060/19990047772 . S2CID 136474988 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]