@ 2015.07.13 , 14:15

太空望远镜会被自己的体味熏坏,怎么办?

就像新车,新的望远镜也有自己独特的体味。但不像汽车,望远镜娇贵到光这气味就足以破坏它的高度精密部件,被自己的排气熏死。所以NASA是这样保护脆弱的太空望远镜不受自身伤害的。

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新的材料会释气,释放出挥发性有机化合物,迅速分散到周围环境中。新车上残留溶剂的释气混合物形成独特的、偶尔令人愉快的新车气味,这可能不是特别健康,但不造成啥关键性损害。但太空望远镜上,这种释气是要命的。

在太空望远镜和其他娇贵的航天器制造过程中,会释气的溶剂、环氧树脂、润滑剂和其他材料会放出很容易损坏高精度机器的气体。决心保护望远镜反射镜、热控制单元、电气箱、检测器、阳能电池阵列和低温仪器的NASA工程师们一直在寻找新的方法来防止污染。

[-]沸石晶体的粗大毛孔和孔穴捕获释气污染物很理想。图片来源:NASA

在NASA戈达德中心以Sharon Straka和Mark Hasegawa为首的最新努力结果是一个低成本、易于布施的喷漆。该油漆吸收释气分子,防止他们挂到脆弱的仪器及其零部件上。

该分子吸附涂层(MAC)是一种用沸石搭配把涂层粘结在一起的胶体二氧化硅粘结剂制成的喷漆。

沸石是一种常见矿物,它的高渗透性和多孔性能吸附住释气中的污染物(这也说明其在净水上的工业用途),而且缺少任何会导致自身释气问题的挥发性有机物。该漆可以直接涂布到表面,不需要附加固定设施,并且可用来涂布胶带,再策略性地收纳在仪器周围。

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沸石涂料的渗透性、多孔表面能完美捕获新望远镜释放出的挥发性化学物质。图片来源:NASA

该涂料目前正在一处NASA设施进行资格测试,并准备用在未来的飞行或地面真空系统项目中。

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最近,几个喷涂了这种漆的定制设计的测试面板被作为污染缓解工具安装到腔室A。腔室A是NASA的热-真空太空模拟器,是全球同类中最大的测试设备。它是一个直径16.8米(55英尺)、高27.4米(90英尺)的房间,NASA阿波罗登月计划的太空仓就是在这里进行的有人和无人测试,并已经为测试詹姆斯·韦伯太空望远镜进行了升级。哑光内墙看起来永远脏脏的,工具摩擦墙壁处偶尔可见发亮的痕迹,出于对清洁的执著这颇有讽刺意味。

NASA休斯敦约翰逊航天中心的腔室A,得克萨斯州。图片来源:NASA

这些面板提前安装在腔室A中,准备即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜的第一次光学地面支持设备(OGSE-1)试验。该涂料将捕捉来自测试腔室外部的任何释气污染物以保护望远镜。NASA工程师Nithin Abraham解释说:

虽然我们无法阻止真空室内的污染物释气,我们可以尝试用MAC在它们抵达测试室内昂贵的硬件之前捕获它们。

虽然NASA显然在尽力确保其测试室整洁明亮,清除任何可能会损坏正在测试的仪器的物体,一些基于有机硅的污染物还是防不可防。

MAC面板被安装在腔室A内非常战略性的部位来捕捉真空室内来自持续性来源的污染,如有机硅泵油残留物和碳氢化合物。

现在,即使这些部件释气,挥发物将有希望被MAC面板困住而不是迁移并沉积在韦伯望远镜的光学表面。

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在詹姆斯·韦伯太空望远镜太空模拟测试前,工程师Nithin Abraham用胶带把一块涂布释气吸收涂料的面板固定在腔室A的底边。图片来源:NASA

该涂料是对现有技术的一种改进,旧技术利用相同的沸石矿物但涂覆于堇青石——一种用于制造陶瓷的矿物——以创建冰球状装置。冰球像放在鞋盒中吸水的二氧化硅小包一样,每个冰球吸附有限的一丢丢脱气挥发物。然而,如Hasegawa所抱怨的,“这些设备又大、又重、又粗,并占用了大量地方,”与外形更灵活和更轻的沸石涂料替代方案相比他们就不太理想了。涂料粘结到铝、不锈钢以及任何其他带有硅酸盐基涂层的金属,而这是望远镜和太空船中最常见的结构材料。新漆甚至还有其它涂料浆实验约五倍吸收能力,使得它对空间应用更有用,因为每一克都会增加发射成本。油漆也比另一个当前备选电子烘烤盒便宜。

在未来的迭代中,Straka希望调整涂料的组成,以进一步增强挥发物吸附,并可能做成黑色,让它也可以吸杂散光线。这将会增加另一个功能,保护望远镜传感器在观测期间不被嘈杂的多余光子淹没。该小组还在试验将漆和高表面积系统混合,如天鹅绒和纤维毡,试图进一步增加吸收能力,同时阻止静电放电。

在未来,这种涂料能超越地面试验腔室,被直接纳入到望远镜结构来提供持续保护。他们甚至可以帮助太空生活更宜居一点点,在国际空间站快速粉刷一遍来俘获船员宿舍的污染物和异味。在一个没有洗衣机的封闭空间,任何减少太空栖息地恶臭的东西都是好主意必须的。

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詹姆斯·韦伯太空望远镜全尺寸模型在德克萨斯州奥斯汀“西南偏南”原创音乐、独立电影、新兴技术节上展示

本文译自 io9,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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