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真实的太空对航天器的“外衣”威胁更大。

来源:三牛平台-三牛娱乐-三牛网站 | 发表日期:2019-04-25

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  说到腐蚀,我们或许并不陌生,它每时每刻都在发生。例如:厨房铁锅会生锈,碳酸饮料会腐蚀牙齿,街道上的护栏风化开裂等等。

  

真实的太空对航天器的“外衣”威胁更大。

  铁质水管的腐蚀(图片来历:veer图库)

  有人或许会问,太空是高真空环境、没有水的存在,航天器应该不会像地球上那样被腐蚀吧?但令人意想不到的是,与“温顺”的地球环境比较,真实的太空对航天器的“外衣”挟制更大。

  比如,“和平号”空间站作为美俄国际空间站协作计划的一部分,是前苏联缔造的第一个轨道空间站(苏联溃散后归俄罗斯)。据统计,它实践在轨作业的十多年时间里,共发生近2000处缺点,其间70%的外体遭到腐蚀。

  

真实的太空对航天器的“外衣”威胁更大。

  前苏联研发的和平号空间站(图片来历自【新华网(603888)、股吧】)

  那么,究竟是什么原因构成太空中航天材料的腐蚀呢?航天器又有什么“防腐”诀窍呢?

  什么是腐蚀?

  腐蚀是指材料与环境间的物理和化学彼此作用,使材料功用发生改变,导致材料、环境及其构成系统遭到危害。

  狭义上讲,腐蚀指金属材料在特定环境条件下的失效形状,例如铁在大气中的生锈等。但从广义上来说,塑料、陶瓷、混凝土和木材等非金属材料由化学作用使其消耗或损坏也归于材料腐蚀的领域,例如,涂料和橡胶由于阳光或许化学物质的作用引起蜕变,老化等。

  依据反应进程,腐蚀可分为电化学腐蚀和化学腐蚀两类。一般,在环境中有水参与的条件下,腐蚀恪守电化学动力学基本规律,归于电化学腐蚀领域。由于地球大气中广泛含有水,化工生产中也常常处理各种水溶液,因此,电化学腐蚀是地球上最常见的腐蚀类型;当材料处于无水条件下,环境中的气体分子或原子会优先在材料表面吸附,并通过化学反应构成材料的腐蚀,称为化学腐蚀。

  航天器处于真空、无水的太空环境中,首要以化学腐蚀为主。

  太空腐蚀三大杀手

  太空中构成航天器腐蚀的原因首要有三个:辐射、氧、温度。

  1、辐射

  太空到处都存在着人类肉眼所看不见的国际辐射。它既包括国际大爆炸后所残留的热辐射,一同也包括其他天体向外开释的电磁波、高能粒子甚至是国际射线。

  由于地球磁场与大气层对国际辐射的偏折和吸收作用,才华保证人类在地球上的正常日子。可是,一旦脱离两者的保护,完全暴露在这种强辐射环境中,即便是穿戴厚重的宇航服,也不能完全避免国际辐射对人体的损害。面对太空中如此高强度的辐射,航天器也会“深受其害”。

  

真实的太空对航天器的“外衣”威胁更大。

  国际辐射示目的(图片来历:百度百科)

  太阳所开释的紫外线辐射是引起航天器腐蚀失效的原因之一。尽管紫外线只占太阳光的5%左右,可是能量却很大。太空中,由于缺少地球磁场及大气层的“保护屏障”,航天器表面的高分子材料在吸收紫外线后会引发聚合物的自我氧化、降解。

  其他,波长为300nm的紫外线中的单个光子所具有的能量约为399kJ·mol,这一能量大于聚合物中重要的化学键的键能:C-C(347 kJ·mol)、C-N(305 kJ·mol)、C-S(259 kJ·mol),因此,紫外光的能量足以使这些化学键开裂,然后导致聚合物材料功用的急剧下降。因此,为了尽或许的削弱太阳辐射对航天器的影响,人类航天任务的发射甚至会成心避开太阳耀斑活动一再的时间周期。

  2、氧

  航天器刚刚脱离地球表面大气层的保护时,首要接触的就是低地球轨道环境(距离地球200-700km),该区域地点的剩下大气中,氧含量约占总组分的80%。

  

真实的太空对航天器的“外衣”威胁更大。

  剩下大气中的原子氧(图片来历:搜狐网)

  众所周知,氧元素是构成材料腐蚀加快的重要条件。而在太阳短波辐射的光致分解作用下,氧分子转变为高活性的原子氧,由于处于高真空及极低的气体总压状态下,氧原子与其他粒子发生磕碰的几率很小,导致氧原子很难再次复合成分子态。

  当高速工作的航天器与原子氧发生剧烈的抵触、磕碰时,航天器表面的聚合物材料会发生高温氧化反应,使其电学、光学以及机械功用等方面发生退化,甚至会引起明显的剥蚀效应,严峻影响航天器的工作安全。

  3、温度

  在航天器的太空旅游中,除了要面对国际辐射及原子氧的挟制外,还需求接受极为“苛刻”的温度应战。

  自国际大爆炸起,太空中的温度便初步逐渐下降,在履历了150多亿年的演化后,现在的太空正处于极寒的环境中,平均温度只有约-270.3℃。

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