Космическое материаловедение

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

Космическое материаловедение — раздел междисциплинарной науки материаловедения, изучающий свойства материалов в космическом пространстве.





Основные направления исследований

Радиолюминесценция стекла

При использовании оптических линз в космическом пространстве может возникать свечение внешней линзы, вызванное космическим ионизирующим излучением, что служит помехой основному оптическому сигналу. Поэтому изучение свечения, возникающего в стеклах различных типов под действием космического излучения, имеет большую важность.[1]

Люминесцентную способность стекол определяют следующие компоненты: окиси кремния SiO2, бария BaO и свинца PbO. Другие компоненты практически не влияют на радиолюминесценцию стекла.[1]

Стекла можно разделить на ряд групп по оптическим свойствам. Основными из этих групп являются «кроны», т.е. стекла типов К, ЛК, БК и ТК; и «флинты», т.е. стекла типов Ф, ЛФ, КФ, БФ и ТФ.[1]:87

После облучения заметная люминесценция наблюдается у стекол первой группы на протяжении нескольких месяцев. Под действием высоких температурах яркость свечения снижается. Происходит, так называемое, температурное тушения люминесценции.[1]:88

Разрушение материалов атомарным
кислородом и ультрафиолетовым излучением

Остаточная атмосфера на низких орбитах состоит в основном из атомов кислорода (80%) и молекул азота N2 (20%). Большая часть кислорода на больших высотах высотах диссоциирует под воздействием космического ультрафиолета (λ~121,6 нм). Плотность потока частиц зависит от солнечной активности, высоты и угла наклона орбиты и других факторов.[1]:124 Поэтому некоторые металлы, в первую очередь Ag, Os, а также углерод и органические материалы, подвержены сильному окислению и эрозии.[1]:126

Материалы наиболее подверженные эрозии под воздействием атомарного кислорода:[1]:127

  • Композитные материалы с полимерной основой, графито-эпоксидные композиты, термопластическая резина.
  • Твердые смазки: MoS2; мягкие металлы (Ag; Pb; In).
  • Терморегулирующие покрытия (ТРП) — металлизированные полимеры (Al-тефлон, Al-каптон), органические краски (белые и черные).
  • Оптические материалы:
    • металлические покрытия: Ag, Al, Ni, Au, Ta, Ti, Zr
    • диэлектрические покрытия: MgF2; CaF2.
  • Компоненты космической энергетики — солнечные батареи, каптоновые пленки, серебряные контакты, стеклянные волоконные композиты.
  • Отражатели — кремний, акрилы, фтористые полимеры, поликарбонаты, Ag, Al. Защитные покрытия материалов: Ni, SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO, Ni/SiO2, ITO, In2O3.

При контакте серебра с атомарным кислородом на его поверхности возникает оксидная пленка, с высокими внутренними напряжениями, из-за которых она лопается и отслаивания от поверхности. Это приводит к потере массы и загрязнению окружающего пространства частицами AgO.[1]:140

Реакционная эффективность, Re, различных материалов от воздействия атомарного кислорода при экспонировании в условиях околоземного космического пространства[1]:134
Материал Реакционная эффективность, Rе, *10-24 [см3∙ат-1]
Алюминий 0
Al2O3 0,025
Углерод 1,2
Алмаз 0,021
Эпоксид 1,7
Золото 0
Графитовый эпоксид 2,6
Каптон 3
Полиэтилен 3,3
Поли(метилакрил) 3,4
Поликарбонат 6
Полистирол 1,7
Полисульфон 2,4
Силикон 0,05
Силоксан полиимид (7% Sx) 0,6
Силоксан полиимид (25% Sx) 0,3
Поли(винилфлюорид) 3,2
Политетрафлюорэтилен 0,04
Полиэфиркетон 2,2
Майлар 3,9
Нейлон-6,6 4,4
PVA[неизвестный термин] C4H6O2 5,2
PEO[неизвестный термин] C2H4O 5,7
Делрин 9,5

Для снижения скорости разрушения поверхностных материалов их покрывают тонкими (1 мкм), устойчивым к эрозии защитным слоем, неорганическим (SiO2, Al2O3, MgF2, Si3N4), или полимерным (тефлон, силикон и др.). Защитный слой позволяет уменьшить потерю массы в 10-100 раз.[1]:137

Напишите отзыв о статье "Космическое материаловедение"

Примечания

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 АКИШИН А. И. [lib.qserty.ru/static/tutorials/51_akishin.pdf КОСМИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ] = Методическое и учеб- ное пособие / К.И.Стратилатова. — Москва: МГУ, НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ имени Д.В. СКОБЕЛЬЦЫНА, 2007. — 209 с. — 100 экз.
  2. 1 2 3 [www.bibliotekar.ru/spravochnik-181-2/155.htm ЭНЦИКЛОПЕДИЯ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ].

Литература

  • А.И. Акишин, Л.С. Новиков [old.sinp.msu.ru/sinp60/AkshnNovkv_fin.pdf КОСМИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ].
  • Л. Л. Регель, Р. Ж. Сагдеев. [books.google.com.ua/books/about/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB.html?id=62q1AAAAIAAJ&redir_esc=y Космическое материаловедение] = Итоги науки и техники: исследование космического пространства. — ВИНИТИ, 1991.
  • А. С. Охотин. [books.google.com.ua/books/about/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB.html?id=kq0JAQAAIAAJ&redir_esc=y Космическое материаловедение и технология] = Институт космических исследований (Академия наук СССР). — Наука, 1977. — 182 с.
  • Л. С. Новиков. [lib.qserty.ru/static/tutorials/135_Novikov_Radiation_2010.pdf Радиационные воздействия на материалы космических аппаратов] = учебное пособие. — Москва: Университетская книга, 2010. — 192 с. — ISBN 978-5-91304-190-6.
  • А. И. Акишин, Л. С. Новиков. [epizodsspace.airbase.ru/bibl/znan/1983/04/vozdeistvie.html Воздействие окружающей среды на материалы космических аппаратов]. — Москва: Знание, 1983. — 64 с. — (ПОДПИСНАЯ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ СЕРИЯ «Космонавтика, астрономия», № 4).
  • Касаев К.С., Акишин Ф.И., Башкиров В.Ф., Графодатский О.С., Кузнецов Н.В., Макальцев А.А., Милеев В.Н., Новиков Л.С., Ныммик Р.А., Панасюк М.И., Соловьев Г.Г., Сосновец Э.Н., Тельцов М.В., Толстая Е.Д. [istina.msu.ru/publications/book/2599120/ Воздействие космической среды на материалы и оборудоваеие космических аппаратов] = Новые наукоемкие технологии в технике. — Москва: ЗАО НИИ «Энцитех», 2000. — Т. 16. — С. 285.
  • [istina.msu.ru/collections/1081257/ Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов] = Модель космоса : Сборник. — Москва: КДУ, 2007. — Т. 2.

См. также

Ссылки

  • ГОСТ 25645.332-94 [www.complexdoc.ru/pdf/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%20%D0%A0%2025645.332-94/gost_r_25645.332-94.pdf Материалы полимерные для космических аппаратов с ядерным реактором. Требования к проведению радиационных испытаний]
  • Парафесь С.Г. [85.142.23.144/packages/mifi/8C810C6B-E7AC-4328-B74E-20A055493762/1.0.0.1/UMK_-_Konstrukciya_KLA.pdf Конструкция космических летательных аппаратов] : Учебно- методический комплекс. — Калуга, Москва: «Эйдос», 2011. — С. 247. [web.archive.org/web/20120813064425/85.142.23.144/packages/mifi/8C810C6B-E7AC-4328-B74E-20A055493762/1.0.0.1/UMK_-_Konstrukciya_KLA.pdf Архивировано] из первоисточника 13 августа 2012.
  • [www.materialmoments.org/top100.html Timeline of Materials Science at The Minerals, Metals & Materials Society (TMS)]  (англ.)
  • Materials International Space Station Experiment  (англ.)


Отрывок, характеризующий Космическое материаловедение


В то время, как отец объяснялся с сыном, у матери с дочерью происходило не менее важное объяснение. Наташа взволнованная прибежала к матери.
– Мама!… Мама!… он мне сделал…
– Что сделал?
– Сделал, сделал предложение. Мама! Мама! – кричала она. Графиня не верила своим ушам. Денисов сделал предложение. Кому? Этой крошечной девочке Наташе, которая еще недавно играла в куклы и теперь еще брала уроки.
– Наташа, полно, глупости! – сказала она, еще надеясь, что это была шутка.
– Ну вот, глупости! – Я вам дело говорю, – сердито сказала Наташа. – Я пришла спросить, что делать, а вы мне говорите: «глупости»…
Графиня пожала плечами.
– Ежели правда, что мосьё Денисов сделал тебе предложение, то скажи ему, что он дурак, вот и всё.
– Нет, он не дурак, – обиженно и серьезно сказала Наташа.
– Ну так что ж ты хочешь? Вы нынче ведь все влюблены. Ну, влюблена, так выходи за него замуж! – сердито смеясь, проговорила графиня. – С Богом!
– Нет, мама, я не влюблена в него, должно быть не влюблена в него.
– Ну, так так и скажи ему.
– Мама, вы сердитесь? Вы не сердитесь, голубушка, ну в чем же я виновата?
– Нет, да что же, мой друг? Хочешь, я пойду скажу ему, – сказала графиня, улыбаясь.
– Нет, я сама, только научите. Вам всё легко, – прибавила она, отвечая на ее улыбку. – А коли бы видели вы, как он мне это сказал! Ведь я знаю, что он не хотел этого сказать, да уж нечаянно сказал.
– Ну всё таки надо отказать.
– Нет, не надо. Мне так его жалко! Он такой милый.
– Ну, так прими предложение. И то пора замуж итти, – сердито и насмешливо сказала мать.
– Нет, мама, мне так жалко его. Я не знаю, как я скажу.
– Да тебе и нечего говорить, я сама скажу, – сказала графиня, возмущенная тем, что осмелились смотреть, как на большую, на эту маленькую Наташу.
– Нет, ни за что, я сама, а вы слушайте у двери, – и Наташа побежала через гостиную в залу, где на том же стуле, у клавикорд, закрыв лицо руками, сидел Денисов. Он вскочил на звук ее легких шагов.
– Натали, – сказал он, быстрыми шагами подходя к ней, – решайте мою судьбу. Она в ваших руках!
– Василий Дмитрич, мне вас так жалко!… Нет, но вы такой славный… но не надо… это… а так я вас всегда буду любить.
Денисов нагнулся над ее рукою, и она услыхала странные, непонятные для нее звуки. Она поцеловала его в черную, спутанную, курчавую голову. В это время послышался поспешный шум платья графини. Она подошла к ним.
– Василий Дмитрич, я благодарю вас за честь, – сказала графиня смущенным голосом, но который казался строгим Денисову, – но моя дочь так молода, и я думала, что вы, как друг моего сына, обратитесь прежде ко мне. В таком случае вы не поставили бы меня в необходимость отказа.
– Г'афиня, – сказал Денисов с опущенными глазами и виноватым видом, хотел сказать что то еще и запнулся.
Наташа не могла спокойно видеть его таким жалким. Она начала громко всхлипывать.
– Г'афиня, я виноват перед вами, – продолжал Денисов прерывающимся голосом, – но знайте, что я так боготво'ю вашу дочь и всё ваше семейство, что две жизни отдам… – Он посмотрел на графиню и, заметив ее строгое лицо… – Ну п'ощайте, г'афиня, – сказал он, поцеловал ее руку и, не взглянув на Наташу, быстрыми, решительными шагами вышел из комнаты.

На другой день Ростов проводил Денисова, который не хотел более ни одного дня оставаться в Москве. Денисова провожали у цыган все его московские приятели, и он не помнил, как его уложили в сани и как везли первые три станции.
После отъезда Денисова, Ростов, дожидаясь денег, которые не вдруг мог собрать старый граф, провел еще две недели в Москве, не выезжая из дому, и преимущественно в комнате барышень.
Соня была к нему нежнее и преданнее чем прежде. Она, казалось, хотела показать ему, что его проигрыш был подвиг, за который она теперь еще больше любит его; но Николай теперь считал себя недостойным ее.
Он исписал альбомы девочек стихами и нотами, и не простившись ни с кем из своих знакомых, отослав наконец все 43 тысячи и получив росписку Долохова, уехал в конце ноября догонять полк, который уже был в Польше.



После своего объяснения с женой, Пьер поехал в Петербург. В Торжке на cтанции не было лошадей, или не хотел их смотритель. Пьер должен был ждать. Он не раздеваясь лег на кожаный диван перед круглым столом, положил на этот стол свои большие ноги в теплых сапогах и задумался.
– Прикажете чемоданы внести? Постель постелить, чаю прикажете? – спрашивал камердинер.
Пьер не отвечал, потому что ничего не слыхал и не видел. Он задумался еще на прошлой станции и всё продолжал думать о том же – о столь важном, что он не обращал никакого .внимания на то, что происходило вокруг него. Его не только не интересовало то, что он позже или раньше приедет в Петербург, или то, что будет или не будет ему места отдохнуть на этой станции, но всё равно было в сравнении с теми мыслями, которые его занимали теперь, пробудет ли он несколько часов или всю жизнь на этой станции.
Смотритель, смотрительша, камердинер, баба с торжковским шитьем заходили в комнату, предлагая свои услуги. Пьер, не переменяя своего положения задранных ног, смотрел на них через очки, и не понимал, что им может быть нужно и каким образом все они могли жить, не разрешив тех вопросов, которые занимали его. А его занимали всё одни и те же вопросы с самого того дня, как он после дуэли вернулся из Сокольников и провел первую, мучительную, бессонную ночь; только теперь в уединении путешествия, они с особенной силой овладели им. О чем бы он ни начинал думать, он возвращался к одним и тем же вопросам, которых он не мог разрешить, и не мог перестать задавать себе. Как будто в голове его свернулся тот главный винт, на котором держалась вся его жизнь. Винт не входил дальше, не выходил вон, а вертелся, ничего не захватывая, всё на том же нарезе, и нельзя было перестать вертеть его.
Вошел смотритель и униженно стал просить его сиятельство подождать только два часика, после которых он для его сиятельства (что будет, то будет) даст курьерских. Смотритель очевидно врал и хотел только получить с проезжего лишние деньги. «Дурно ли это было или хорошо?», спрашивал себя Пьер. «Для меня хорошо, для другого проезжающего дурно, а для него самого неизбежно, потому что ему есть нечего: он говорил, что его прибил за это офицер. А офицер прибил за то, что ему ехать надо было скорее. А я стрелял в Долохова за то, что я счел себя оскорбленным, а Людовика XVI казнили за то, что его считали преступником, а через год убили тех, кто его казнил, тоже за что то. Что дурно? Что хорошо? Что надо любить, что ненавидеть? Для чего жить, и что такое я? Что такое жизнь, что смерть? Какая сила управляет всем?», спрашивал он себя. И не было ответа ни на один из этих вопросов, кроме одного, не логического ответа, вовсе не на эти вопросы. Ответ этот был: «умрешь – всё кончится. Умрешь и всё узнаешь, или перестанешь спрашивать». Но и умереть было страшно.
Торжковская торговка визгливым голосом предлагала свой товар и в особенности козловые туфли. «У меня сотни рублей, которых мне некуда деть, а она в прорванной шубе стоит и робко смотрит на меня, – думал Пьер. И зачем нужны эти деньги? Точно на один волос могут прибавить ей счастья, спокойствия души, эти деньги? Разве может что нибудь в мире сделать ее и меня менее подверженными злу и смерти? Смерть, которая всё кончит и которая должна притти нынче или завтра – всё равно через мгновение, в сравнении с вечностью». И он опять нажимал на ничего не захватывающий винт, и винт всё так же вертелся на одном и том же месте.
Слуга его подал ему разрезанную до половины книгу романа в письмах m mе Suza. [мадам Сюза.] Он стал читать о страданиях и добродетельной борьбе какой то Аmelie de Mansfeld. [Амалии Мансфельд.] «И зачем она боролась против своего соблазнителя, думал он, – когда она любила его? Не мог Бог вложить в ее душу стремления, противного Его воле. Моя бывшая жена не боролась и, может быть, она была права. Ничего не найдено, опять говорил себе Пьер, ничего не придумано. Знать мы можем только то, что ничего не знаем. И это высшая степень человеческой премудрости».