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为什么大多数太空任务都使用金箔?
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发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
为什么大多数太空任务都使用金箔?
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
太空任务中的轨道卫星或者着陆器上都会包裹一层“金箔”或者“银箔”,这些看起来反照率极高、金灿灿的外衣并不是为了简单的装饰或者将航天器包裹起来,而是为了适应太空中的极端环境,增加航天器的使用寿命而设计的。
外太空的极端环境
我们生活在地球上,有大气层的保护,可以为我们地球上的生物带来合适的压力、温度以及低辐射的环境,而在空无一物的外太空,那里的环境和我们地球有天壤之别。
首先是极端低温。我们在地球上所感受到的冷暖来自于大气的温度,大气中空气分子随机运动的剧烈程度就是温度这个物理量的体现,温度越高空气分子运动的越剧烈,撞击我们体表的时候就能将更多的动能传递给我们身体的皮肤,我们就会感觉到热。
而温度越低,空气分子所拥有的平均动能就越低,那么这些运动缓慢的分子在撞击到我们体表的时候,就会从我们体表获得动能,也就是带走热量,因此我们就感觉到了冷。而大气温度的高低,取决于吸收太阳能的多少。反观空无一物的宇宙真空,由于不存在任何的介质,也就没有任何东西能够吸收太阳能量,所以虽然在地球以外的空间离太阳更近,但依然十分寒冷。
而且在外太空由于没有介质的存在,热量传递并不能通过我们在地球上常见的、效率更高的热传导和热对流的方式进行,只能通过十分缓慢、效率非常低的热辐射来散发热量。因此我们人体假如暴露在了外太空,并不会在短时间内剧烈的失去温度,而是会缓慢的将自身的热量辐射出去,这个过程十分缓慢,所以在外太空我们并不会感觉到冷、也不会因为瞬间冻结而死亡,只会死于失压后的肺破裂。
不过外太空也并非没有一点温度的绝对零度,由于微波背景辐射的存在,外太空最低温度也比绝对领地高2.7K。
面向辐射源导致的极端温差。上面我们说,在外太空唯一能够传递热量的方式是电磁辐射,那么任何物体在面向辐射源的一侧就会大量的、持续的吸收热量,而缺少失去热量的热传导作用,这样就会造成物体的一侧热量积聚,导致极端高温。这就是为什么包括月球、水星在内的这些没有大气层的星球,在白天时地表温度能够达到数百摄氏度,而在夜晚的一侧温度可以低至零下数百摄氏度。这样的温差足以损坏任何人造航天器,也没有任何航天器能在这样的温差下正常工作。
外太空极强的辐射和宇宙尘埃。地球的磁场和大气层可以为我们阻挡大部分的宇宙高能辐射,包括太阳带电粒子流、紫外线、宇宙射线(高能质子束),这些东西都是电器元件的杀手,太阳耀斑的大规模爆发有时可以造成全球大面的停电和电气设备的损坏。
因此那些工作在外太空的航天器也同要会遭受宇宙高能辐射的危害。除了这些,在外太空中还存在着微小的尘埃碎片,由于航天器的运动速度非常快,经常与这些尘埃碰撞摩擦也会损害使用寿命。
鉴于以上一些危害因素的存在,所以人造航天器必须对此做出预防措施,那么身披“金甲”和“银甲”就是最好的办法。
多层绝缘毯
人造航天器外身披的“金箔”和“银箔”其实就是一种多层绝缘毯,简称“MLI”。主要用来隔离人造航天器和外太空的极端环境。MLI通常由聚酰亚胺构成,是一种透明的黄色材料,由于背面涂上一层分照率很高的铝膜,所以看起来就金光灿灿了。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一,其具有耐高温,高绝缘的特性。
MLI只不过颜色和黄金或者银子相似,但并没有这两种成分。我们可以将它看作是人造卫星的绝缘外衣。
人造卫星穿上这样的反照率非常高的外衣,足以抵挡97%的太阳辐射,由于其高绝缘性,就可以防止因为电磁辐射导致的卫星温度过高。不仅仅如此,它既然能阻挡外面的热量进入卫星,那么也就可以阻挡卫星在深空旅行的途中不断的通过热辐射导致温度过低,也为航天器起到了保暖的作用。
而且MLI还可以阻挡太阳风粒子以及宇宙射线对航天器的撞击和破坏,当然也能为航天器阻挡宇宙微尘的侵害,也是保护航天器受到撞击的第一道防线。
MLI在宇宙中有如此优秀的表现,那么在地球更是能适应各种极端的环境,有十分广泛的用途,目前MLI已经走进了我们的日常生活,许多高端的救生、急救包中都配备了太空毯。
回答于 2019-09-11 08:43:50
为什么大多数太空任务都使用金箔?
人类对太空探索的历史可以追溯到上世纪50年代。1957年10月,前苏联成功将世界上第一颗人造卫星送入地球上空的轨道;1959年1月,前苏联成功发射月球1号探测器,这是人类历史上发射成功的第一颗摆脱地球引力的航天器;1959年9月,前苏联发射了月球2号探测器,是历史上第一颗在月球表面硬着陆的航天器;1966年,前苏联成功发射了月球9号探测器并在月球表面实现软着陆;1971年5月,美国成功发射了水手9号探测器,成为历史上第一颗环绕地外行星运行的探测器;1977年9月,美国成功发射了旅行者1号探测器,是历史上第一颗进入外太阳系的空间探测器;2019年1月,我国成功发射了嫦娥4号月球探测器,是世界上第一颗在月球背面着陆的探测器。细心的朋友可能会发现,这些见证着人类太空探索脚步的卫星和探测器,其表面几乎全是被一层“金灿灿”的物质所覆盖,难道这是使用的金箔吗?
外太空的恶劣环境
超低温。宇宙空间中的所有物质,来源于137亿年前的奇点大爆炸,向外释放数不胜数的物质和能量,逐渐形成了现在宇宙中的星云、恒星、行星、卫星、小行星、彗星等形态各异的宇宙天体。随着爆炸带来的能量推动作用,宇宙也在不断地向外膨胀,宇宙的整体空间温度也在持续地下降,通过对宇宙微波背景辐射开展的相关监测和研究,目前宇宙整体温度已经下降到零下270.3摄氏度。
高辐射。宇宙空间中,不仅有大爆炸之后残留的背景辐射,还有来自各类恒星、中子星、黑洞等众多天体释放的高能粒子辐射,以及各类星体的电磁波辐射,从而形成了包含X射线、伽玛射线、高能质子流等多种形式共同构成的高辐射环境。另外,拥有磁场的星体,通过自身的磁场可以俘获这些高能带电粒子,又在星体的周围形成辐射性很强的辐射带。
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