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“超薄皮肤”保护微型太空飞船承受太空环境

    2008年8月21日17:10:00 来源:新浪科技 字体大小:   

  北京时间8月20日消息,据美国太空网报道,不久的将来,微型太空飞船舰队将很快成为现实!目前,科幻版的50磅重“微型太空飞船”和10磅重“纳米太空飞船”不久将亮相,同时,科学家也为这些微型太空飞船研制新型“外衣”——超薄外涂层,它可以避免太空飞船遭受超热和极端寒冷的外太空环境,同时能抵挡数千英里/小时速度的微流星体袭击。

  据了解,向太空轨道发射重量为1磅物体的成本大约是5000美元,目前,研究人员正在研制低成本的微型轻重量太空飞船以实现太空探测器和人造卫星的功能。美国军方和美国宇航局现已完成微型人造卫星发送太空,美国宇航局的目标是2013年首次完成通信微太空飞船的原型设计。

  美国纽约阿什温-尤沙什研发公司聚合体化学家、材料科学家普拉桑那·钱德拉塞克哈说,“这种微太空飞船主要用于通讯,它的出现将改变并不是公司必须分享大型人造卫星资源,一些小型公司也能够拥有属于自己的微型太空飞船。”他强调称,对军事人造卫星,探测能力是至关重要的,它不是用于监控应用就是用于摧毁其他的人造卫星。当微型太空飞船的重量小于5公斤时,将无法探测到它的存在,除非它位于前方0.25英里视野范围内。然而,较大的太空飞船很容易被探测到。

  研制这种新型太空飞船是一项挑战,外太空是非常危险的环境,太空飞船可能在飞行的一瞬间内承受炽热的阳光照射,而不久之后又会遭受冰冻般的寒冷。钱德拉塞克哈称,这听起来可能不足为奇,但是控制太空飞船的温度是完全至关重要的。此前没有合适的温度控制方法应用于非常小型的太空飞船。

  在大型太空飞船中,环状冷却管和钱德拉塞克哈所称的“精密封闭窗口”装置将使太空飞船保持冷却,但这样的技术却很难或收缩应用于微型太空飞船。目前,研究人员研制一种衍生的机密级军事技术——微薄、轻重量薄膜涂层,其厚度小于0.5毫米,感觉像柔韧塑料,能够在通电状态下改变其颜色。这种颜色变化并不在可见光谱范围内,而是在红外线或热等级范围中,意味着这种薄膜能够在高温状态下放射热量,或在冷却温度下吸收热量。

  在为期3个月模拟强烈热量和寒冷太空环境的例行性实验中,将这种薄膜重复循环放置于零下50-100摄氏度的环境中,它成功通过了测试,始终将温度保持在50-80摄氏度。钱德拉塞克哈称,这将非常好地应用于太空飞船。虽然热量控制技术仅是太空飞船机载系统中的一项,钱德拉塞克哈告诉美国太空网称,热量控制却是研制微型太空飞船最大的障碍,这一难题的解决将带来微型和纳米太空飞船的飞速发展。

  在太空环境中,太空飞船还必须面对微流星体的侵袭,这些太空残骸的飞行速度超过了20000英里/小时。钱德拉塞克哈说,“对于微流星体的测试非常简单,我们在一种特制枪中装载像鱼叉状的微小粒子作为子弹,向涂有这种薄膜的物体进行射击。结果显示该薄膜的抵御性非常强。”同时,太空飞船还必须承受腐蚀性原子氧,这对于国际空间站和主要的通信人造卫星非常重要,腐蚀性原子氧的作用就如同太阳光和太阳耀斑中的有害紫外线和带电粒子爆。这种薄膜具有保护层可以抵御原子氧的破坏,同时可承受持续性紫外线和带电粒子的保护性测试。

  钱德拉塞克哈指出,他的研究小组在太空正在进行一项先进的外表涂层测试技术,该测试持续到2009年底。他说,“许多太空飞船设计师告诉我们:‘如果我们拥有这项技术,将能够在未来制造更自主性的微型太空飞船。’”此外,这种薄膜还有更加广泛的应用,尤其在那些气候炎热或寒冷的地区,它可以用于建造房屋,实现有效的房屋温控廉价性能。目前,这项研究报告在8月19日在美国费城召开的美国化学协会国家会议上发布。 

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