Low Earth Orbit'taki Atom Oksijeninin Meydanlaştırılması
Low Earth Orbit'ta (LEO) çalışan uzay aracı eşsiz bir şekilde koreatif bir ortamda karşı karşıya kalır. Vakum, aşırı sıcaklık hızları ve mikrometeoroid etkileri bilinen tehditler, atomik oksijen (AO) genellikle elektronlar için en kimyasal olarak agresif bir etkiye sahiptir, 200 ila 700 kilometre arasında aşırı derecede etkili bir şekilde bağlantı sağlar.
Bu nedenle uzay aracı üzerindeki atomik oksijenin etkisi ciddi olabilir.ETHFLT:0)Polymers ), Kapton, Mylar ve Surface erode ölçülebilir hızlar, kütle ve kalınlıkları kaybetmektedir. [Dörtücükler:2) Metaller [Düzücüler, bakır oksitler gibi hızla, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte veya ısıtılabilir.
Atom Oksijen Saldırısının Mekanizmaları
Atom oksijenin yıkıcı eylemi, kimyasal erozyon ve fiziksel bir parça parçalanma ile meydana gelir. Enerjik AO atomu (Çoluşsal kinetik enerjisi LEO) bir yüzeyle çarpabilir, doğrudan kimyasal reaksiyona girebilir, polimer zincirlerini kırabilir, uçucu ürünler (örneğin CO2, H2O ve NO), ve malzemeyi ortadan kaldırır. Bu reaksiyon genellikle malzemenin herhangi bir şekilde hasar görebilir, bu da kimyasal maddeye saldırıya uğrar.
AO maruziyetinden sonra yüzey morfolojisi dramatik bir şekilde değişebilir. Bir zamanlar düzgün bir polimer yüzeyi, yüzeyin optik yansımalarını azaltabilir ve ayrıca metinleme denilen bir fenomen de ortaya çıkar.Bu, maddi erodes düzensiz olarak: daha yavaş yavaş olan bölgeler, daha yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaştır.
Atom Oksijen Direnişi için Test Yöntemleri
Atom oksijene karşı malzemeleri değerlendirmek için üç birincil yaklaşım var: zemin bazlı simülasyon, uzay maruz kalma deneyleri ve hızlandırılmış test. Her biri güçlü ve sınırlamalara sahiptir ve pratikte bir malzemenin davranışının tam bir resmini üretmek için birlikte kullanılır.
Ground-Based Simülasyon Teknikleri
Zemin tabanlı sistemler, AO ortamının bir vakum odasında tekrarlanması için çalışır. En yaygın kaynak, alginç (RF) veya mikrodalga oksijen plazması ) veya bu sistemlerde, moleküler oksijen kontrollü bir fluxa maruz kalır ve iyonize edilir, atomik oksijen karışımı üretir, oksijen iyonları ve nötr moleküller.
Bir başka zemin tabanlı yaklaşım, polimer veya metal oksit gibi bir malzemeye odaklanır, örneğin doğru 5-10 eBMT:1'de çevirip, yüksek enerjili bir oksijenle bir araya gelir.
Uzay Exposure Deneyleri
Uzay ortamına gerçek maruz kalma için hiçbir alternatif yoktur. Örnekler LEO aboard uydularına gönderilir, Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS), veya Uzay Yardım görevleri (aktif) en iyi bilinen deney serisi LEO ortamına (AO, UV, termal bisiklet, radyasyon, mikrometeoroid etkiler) aylarca maruz kalır.
Uzay maruz kalma deneyleri, temel olarak tahminleri doğrulamak için çok önemlidir. Örneğin, her bir tek başına MISSE aracılığıyla, birçok ortak polimerin erozyona sahip olduğu ve AO fluence, enerji veya aklıklı simülasyonlardan sapmalar ortaya çıktı. Deneyler ayrıca sinerjik etkiler ortaya çıkardı - AO ve UV kombinasyonu her birinin tek başına zarar verdiğinden daha büyük hasarlar.
Acelerated Test
Yeni malzemelerin veya kaplamaların hızlı taraması için, hızlandırılmış test AO flux'ı arttırır (İkinci başına kare başına kare başına atom sayısı) doğal LEO flux'ın üzerindeki büyüklüğüne göre (bir yıl içinde 1×1015 atom / cm2/s'e kadar, yüksek çözünürlükte değişebilir.
Hızlandırılmış testlerin bir çeşidi, LEO ortamından çok daha yüksek basınçlarda (0.1-1 torr) ve oda sıcaklığında kullanım kolaylığı sağlarken, brüt reaktivite için hızlı, düşük maliyetli bir yol sağlar ve bir kaplamanın tamamen fazla bir yüzey olduğunu doğrulamalıdır.
AO Direnişi için malzeme seçimi ve iyileştirme
Test verileri ile silahlı, mühendisler, düşük erozyon verimlerini sergileyen veya yeni koruyucu stratejileri geliştiren ticari olarak mevcut malzemeleri seçebilirler. Hedef, diğer gerekli özellikleri (optik, termal, elektrik, mekanik) korurken uzay aracının tasarım ömrünü en aza indirmektir.
Koruyucu Kaplamalar
AO korumanın en yaygın yaklaşımı ince (tipik olarak 0.1-10 μm) hassas bir substrat üzerinde AO'ya dayanıklı bir malzeme kaplamasını uygulamalıdır. Başarılı kaplamalar hatasız, güçlü ve dayanıklı bir şekilde, ısınmış veya kırılmadan işlemeye ve işlemeye dayanmalıdır.
- [FONT=0]Sesicone- bazlı kaplamalar [DDDK:1] - Bunlar AO'ya maruz kaldığında, silikon yüzeyi daha fazla saldırıya geçen ince bir silik (SiO2) tabakası oluşturur. Ancak, dönüşüm reaksiyonu malzemeyi tüketebilir, böylece kaplama görevine yeterince kalınmalıdır. Örnekler: polisiloxane, DC93-500 (Dow Corning 93-500).
- [FONT=0) Metal oksit kaplamaları [[DÜDÜT:1] - AO'ya (NÖNDER) karışır veya beton tabakaları:2. Işıklı polimer yerel olarak saldırıya uğrayacaktır, altta ve kaplamaya yol açar.
- [FONT:0)Diamond- benzeri karbon (DLC) kaplamalar[[DLCT:1) - AO. DLC kaplamalarına karşı son derece dirençli olan sert bir karbon tabakası, fiziksel buhar ayrışma ve cam kapakları ile kullanılabilir.
- [FONT:0]Fluoropolimer kaplamaları [DDÜT:1] – Katı politetrafluoropi (PTFE,flo) yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş SiO2 veya Al2O3 olarak dirençli değildir.
Inherential Influence Materials
Bazı dökme malzemeler doğa tarafından düşük AO erozyonu verimleri vardır. [Ücretsiz polimerler (PTFE, tefzel) Kapton ile karşılaştırıldığında oldukça dirençlidir.[Dönetici:2))) Renkli bir şekilde boyanmış cam kaplamalar veya silikonlar, yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylerde veya silikonlar gibi.
Yüzey Modifications and Composite Approaches
Ayrı bir kaplama uygulamak yerine, bazı tedaviler mevcut polimerin yüzeyini değiştirir.Ücretsiz:0)Ion implantasyon[D:0)) Doğrudan bir polimer substratı üzerine eklenmiş kaplamalar için eklenmiş bir yüzeysel yaklaşımdır.
Gerçek Dünya Örnekleri ve Vaka Çalışmaları
AO direniş testlerinin pratik sonuçları, birçok tanınmış uzay aracı başarısızlıkları ve başarılarıyla ortaya çıkıyor:
- [FONT:0)Space Araç TPS karo hasar: Erken servis görevleri, her uçuştan sonra silikon bazlı termal koruma sistemi kaplamalarının önemli bir erozyonunu yaşadı.
- [FONT:0] ISS'de Solar serisi bozulması: Orijinal Rus Zarya modülünün güneş dizileri AO tarafından saldırıya uğrayan gümüş bir bağlantı kurdu, başarısızlıklara neden oldu.
- [FONT:0)Lon erozyonu hakkındaki bulguları: MISSE programı, Kapton-H'nin erozyon verimini yaklaşık 3.0× 10 -24 cm3/atom olarak ölçtü, test yöntemlerini onaylayın. Ayrıca bazı kaplamaların (Polonya'da SiOx gibi) 100'ün üzerinde bir faktör tarafından azaltılabileceğini gösterdi.
- [FONT=0)Hubble Space Teleskobu: [Dönetici: [Dönetici:0]Zerefli Uzay Teleskopu: [Dönetici:0)) Havai fişek için çok katmanlı yalıtım, ancak zemin işleme sırasındaki dış katmanı ile tasarlanmıştır.Bu, yerel saldırıya yol açan pin deliklerin gerekliliğini vurguladı.
Standartları ve Protokolleri Test Etmek
Malzeme test topluluğu, laboratuvarlarda ve görevlerde karşılaştırılabilir olmasını sağlamak için standart protokoller kurdu. birincil test standardı:0)ASTM E2089), "Standartlama için malzeme direncin azaltılması için uygulama", AO direnç kriterlerinin belirlenmesi ve erozyona uğratılması için belirli bir şekilde yapılan analizler için ayrıntılı şartlar sağlar.
Future: Next-Generation Materials and In-Situ Watch
Uzay misyonları süresi uzatıyor ve daha düşük yörüngelere (örneğin, küçük uyduların büyük takımyıldızları), AO flux artışları, daha dayanıklı malzemeler talep ediyor: Araştırmacılar araştırıyor:
- [FONT:0]Atomik-oxygen-e dayanıklı grafikler ve 2D materyaller:[D) Bir kaplama olarak uygulanan Graphene, AO erozyonunu büyük ölçüde atom saldırısı nedeniyle azaltabilir. Ancak, grafik katmanındaki kusurları ortadan kaldırılmalıdır ve eğri yüzeylere başvurmak için yöntemler gereklidir.
- [FONT:0) Kendi kendine ait kaplamalar: AO erozyonu kritik bir seviyeye ulaştığında, otomatik boya veya iletken metal-oksik sensörler yoluyla geliştirilebilir.
- [FONT:0)Bio-inspired malzemeleri:) Bazı organizmalar aşırı ortamlarda yüksek enerjili oksijen radikallerine karşı dirençli (örneğin, radyasyona dayanıklı bakteriler) Atomik savunmalarını kullanarak, polisaccharides veya diğer doğal polimerleri kullanarak, düşük erozyon verimlerine sahip yeni sentetik malzemeler verebilir.
- [FONT:0) Çok fonksiyonel kaplamalar: [Dönetici: [Dönetici:0] Bir tek kaplamada UV koruması, termal kontrol ve anti-statik özellikler kütle ve karmaşıklığı azaltır.Bu kaplamalar genellikle nano-tanışman ve polimer tabakalarının nano-bozumu yapılarına güvenir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Atom oksijenine karşı direnç için havacılık bileşenleri, düşük Dünya yörüngesinde çalışan uzay aracının güvenilirliğini ve süresini sağlamak için kritik bir adımdır. Zorluklar için atomik oksijen saldırıları yüzeyleri kimyasal ve fiziksel olarak, eroding polimerleri, koruyucu kaplamalar ve yükselteçleri.
Daha ayrıntılı teknik okuma için, [[DÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ (Üye) test yöntemi ve MISSE projesi sayfası MISSE bilgileri[DÜye Olmayanlar İçin Ek Veriler Yer Malzemelerinin Kaynaklarının Verilmesine İlişkin Ek veriler, [DÜyetim Yöntemleri[Üye Olmayanlar İçin Tıklayınız.