No alām kosmosā
Publicēts: 13.02.2014
Pigments, kuru savulaik izmantojuši senie cilvēki alu zīmējumu radīšanai, aizsargās Eiropas Kosmosa aģentūras (EKA) kosmisko aparātu Solar Orbiter no Saules versmes. Izmantojot modernas tehnoloģijas, zondes titāna karstuma aizsargvairogs tiks pārklāts ar apdedzinātu kaulu ogli.
Solar Orbiter, kas startēs 2017. gadā, ar visdažādākajiem instrumentiem pētīs Zemei tuvāko zvaigzni, atrodoties tai ļoti tuvu, nieka 42 miljonu kilometru attālumā. Zondei nāksies izdzīvot 520 grādu pēc Celsija lielā karstumā.
"Kosmiskā aparāta galvenais korpuss atradīsies aiz daudzslāņaina karstuma aizsargvairoga," pastāstīja Solar Orbiter drošības inženieris Pjērs Olivjē.
2010. gadā, kad tika uzsākta misijas plānošanas fāze "A", EKA materiālzinātnes speciālisti izvērtēja, vai misija ir realizējama, izmantojot šobrīd pieejamās metodes un materiālus.
"Mēs drīz vien identificējām karstuma aizsargvairoga problēmu," teica materiālu tehnoloģiju speciālists Endrjū Normans. "Lai efektīvi absorbētu Saules gaismu un pēc tam pārvērstu to infrasarkanajā starojumā, kas tiktu izstarots kosmosā, virsmas materiālam ir jāsaglabā nemainīgas termo-optiskās īpašības, tas nozīmē, materiāla krāsa nedrīkst mainīties gadiem ilgi, par spīti faktam, ka tas tiek pakļauts intensīvam ultravioletajam starojumam. Tai pašā laikā materiāls nedrīkst iztvaikot, lai nepiesārņotu jutīgos Solar Orbiter instrumentus, kā arī tas nedrīkst uzkrāt statisko lādiņu Saules vēja ietekmes rezultātā, kas var rezultēties kā īssavienojums."
Sākotnējā izvēle - oglekļa šķiedru materiāls - tika izslēgts. Komanda sāka meklēt risinājumu ārpus kosmosa tehnoloģijām.
Materiāls tika atrasts Īrijas kompānijā Enbio un tās radītajā CoBlast tehnoloģijā, kas sākotnēji bija paredzēta titāna medicīnisko implantu pārklāšanai.
"Process tiek izmantots tādiem reaktīvajiem metāliem kā titānam, alumīnijam un nerūsējošajam tēraudam, kuriem raksturīgs virsmas oksīdu slānis," paskaidroja Džons O'Donahjū no Enbio. "Mēs apsmidzinam metāla virsmu ar abrazīvu materiālu, lai noskrāpētu oksīdu slāni, bet, kā vēsta metodes nosaukums CoBlast, virsma uzreiz tiek apstrādāta ar materiālu, kuram piemīt konkrētajām prasībām nepieciešamās īpašības. Šis materiāls acumirklī pārklāj apgabalus, no kuriem tiek noberzts oksīdu slānis."
"Būtiska priekšrocība ir tā, ka jaunais slānis tiek piesaistīts virsmai, tas nav nedz pielīmēts, nedz uzkrāsots," turpināja O'Donahjū. "Tas kļūst par daļu no metāla un jums nav jāuztraucas, ka virsējais slānis noberzīsies nost."
Materiāls, ar kuru Enbio pārklās Solar Orbiter titāna aizsargvairoga ārējo slāni, tiek dēvēts par "Saules melno". Tas ir melns kalcija fosfāts, kas izdalīts no apdedzinātu kaulu oglēm.
Apdzedzinātu kaulu ogļu materiāls tiek plaši izmantots sadzīvē, tai skaitā minerālmēslos, metālu pārklājumu ražošanā, ūdens attīrīšanā no smagajiem metāliem, kā arī cukura ražošanā. Materiāla izturību lieliski demonstrē 30 000 gadus senie Šovē alu zīmējumi, kur kā melnais pigments izmantotas apdedzinātu kaulu ogles.
Ar CoBlast metodi apstrādātais titāns jau ir izturējis pārbaudi EKA Materiālu un elektronikas sastāvdaļu laboratorijās, kur tas tika pakļauts gan intensīvam ultravioletajam starojumam, gan mehāniskai iedarbībai, pielipinot pie virsmas līmlenti un pēc tam to noplēšot.
EKA laboratorijās šobrīd tiek pārbaudīts vēl kāds Enbio produkts - Saules baltais, kurš varētu tikt izmantots citu, pret Sauli pavērsto elementu pārklāšanai.
"Mēs secinājām, ka Saules melnais darbojas kā lielisks saistošais materiāls, kas ļauj pārklāt virsmu ar vēl vienu materiāla slāni, šajā gadījumā īpaši veidotu baltās keramikas slāni," piebilda O'Donahjū. "Rūpīgā izvērtēšana, kuru veica EKA, ir paplašinājusi mūsu zināšanu bāzi un pavērusi iespēju jauniem produktu pielietojumiem."
Savukārt EKA izvērtē Enbio pārklāšanas metodes izmantošanas iespējas dažādu citu satelītu virsmu pārklāšanai, lai tādejādi pagarinātu to darba mūžu.
ESA
Komentāri
makita tieši 16.02.2014 domāja šādi:
vecās, labās patiesības