Введение
Коррозия материалов, происходящая в космическом пространстве Коррозия в космосе - это коррозия материалов, происходящая в космическом пространстве. Вместо того, чтобы влага и кислород были основными причинами коррозии, материалы, подвергающиеся воздействию космического пространства, подвергаются вакууму, бомбардировке ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами и заряженными частицами с высокой энергией (в основном электроны и протоны от солнечного ветра). В верхних слоях атмосферы (между 90 и 800 км) атмосферные атомы, ионы и свободные радикалы, в частности атомный кислород, играют важную роль. Концентрация атомного кислорода зависит от высоты и солнечной активности, так как всплески ультрафиолетового излучения вызывают фотодиссоциацию молекулярного кислорода. На расстоянии от 160 до 560 км атмосфера состоит примерно из 90% атомного кислорода.
Corrosion in space is the corrosion of materials occurring in outer space. Instead of moisture and oxygen acting as the primary corrosion causes, the materials exposed to outer space are subjected to vacuum, bombardment by ultraviolet and X rays, and high energy charged particles (mostly electrons and protons from solar wind). In the upper layers of the atmosphere (between 90–800 km), the atmospheric atoms, ions, and free radicals, most notably atomic oxygen, play a major role. The concentration of atomic oxygen depends on altitude and solar activity, as the bursts of ultraviolet radiation cause photodissociation of molecular oxygen. Between 160 and 560 km, the atmosphere consists of about 90% atomic oxygen.
Материалы
Корозия в космосе оказывает наибольшее влияние на космические аппараты с движущимися частями. Ранние спутники имели тенденцию развивать проблемы с захватом подшипников. Теперь подшипники покрыты тонким слоем золота. Разные материалы по-разному сопротивляются коррозии в космосе. Например, алюминий медленно разрушается атомным кислородом, в то время как золото и платина обладают высокой коррозионной стойкостью. Поэтому для защиты космического корабля от суровой среды используются фольги, покрытые золотом, и тонкие слои золота на открытых поверхностях. Тонкие слои диоксида кремния, осажденные на поверхности, также могут защищать металлы от воздействия атомного кислорода; например, алюминиевые передние зеркала спутников Starshine 3 были защищены таким образом. Однако защитные слои подвержены эрозии микрометеоритами. Серебро создает слой оксида серебра, который имеет тенденцию отслаиваться и не имеет защитной функции; такая постепенная эрозия серебряных соединений солнечных элементов была причиной некоторых наблюдавшихся на орбите сбоев. Многие пластмассы очень чувствительны к атомному кислороду и ионизирующему излучению. Покрытия, устойчивые к атомному кислороду, являются распространенным методом защиты, особенно для пластмасс. Часто используются краски и покрытия на основе силикона из-за их отличной стойкости к радиации и атомному кислороду. Однако долговечность силикона несколько ограничена, так как поверхность, подверженная воздействию атомного кислорода, превращается в кремний, который является хрупким и имеет тенденцию к трещинам.
Решает коррозию
Процесс космической коррозии активно исследуется. Одним из направлений является создание датчика на основе оксида цинка, способного измерять количество атомного кислорода в окрестностях космического аппарата; датчик опирается на падение электрической проводимости оксида цинка, поскольку он поглощает дополнительный кислород.
Другие проблемы
Выброс летучих силиконов на низкоземных орбитах приводит к появлению облака загрязняющих веществ вокруг космического корабля. В сочетании с атомной бомбардировкой кислородом это может привести к постепенному отложению тонких слоев углерода, содержащих диоксид кремния. Их низкая прозрачность вызывает беспокойство в случае оптических систем и солнечных панелей. После 10 лет службы на солнечных панелях космической станции "Мир" были обнаружены отложения размером до нескольких микрометров. Другими источниками проблем для структур, подверженных воздействию космического пространства, являются эрозия и переналожение материалов в результате распыления, вызванного быстрыми атомами и микрометеоритами. Другая важная проблема, хотя и не коррозионная, - это утомление материала, вызванное циклическим нагревом и охлаждением и связанными с этим механическими напряжениями теплового расширения.