太空沒水,為什麼航天器材會生鏽?太空輻射和溫度是主要原因!

宇宙 地球 物理 化學 奇趣工坊 2019-04-29

環境潮溼的地方或者是有水的地方,金屬的東西極容易生鏽,太空是一種真空的環境,那裡沒有水,航天器的材料長期的存放不可能能被腐蝕,但是事實上太空環境對於航天器材料的威脅更大。

太空沒水,為什麼航天器材會生鏽?太空輻射和溫度是主要原因!

在真空的環境當中,是什麼原因讓這些航天材料生鏽呢?所謂的腐蝕就是材料和環境裡的物理和化學元素相互作用,讓材料的性能發生變化,從而導致材料受到損傷。對於航天器來龍去脈說,它們處於真空無水的狀態當中,主要發生化學腐蝕現象,而造成太空腐蝕的三大殺手是輻射、氧、溫度。

宇宙輻射無處不在,它包括宇宙大爆炸後所殘留的熱輻射,它同時也包括其他天體向外釋放的電磁波、宇宙射線和高能粒子等等。

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人類之所以能夠在地球上正常的生活是因為地球磁場和大氣層對宇宙輻射的偏折和吸收作用,如果人類失去了它們的保護,那麼人類將無法生存在地球之上。太陽所釋放的紫外線輻射是引起航天器腐蝕失效的原因之一。紫外線的數量較小,但是它的能量很大。沒有了大氣層和地球磁場的保護,航天器表面的高分子材料將會發生自我氧化、降解。

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航天器離開大氣層的保護,它會接觸到地球軌道環境,在這個區域內,氧含量大約是百分之八十。而氧元素的增多則加速了材料腐蝕的速度,太陽短波輻射的光致分解作用下,氧分子會變成原子氧,在高真空和極低的氣體總壓狀態下,氧原子和其他的粒子發生碰撞的機率非常的小,從而形成了大量的氧原子,而航天器和原子氧發生磨擦和碰撞時,航天器表面的聚合材料會發生高溫氧化反應,從而讓航天器的機械性能等發生退化。從而影響航天器的運行安全。

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航天器在太空飛行時,還要受到溫度的挑戰。太空的溫度自從宇宙大爆炸起就開始逐漸的降低,而如今太空正處於極寒的環境當中,平均溫度只有零下270.3℃. 處於真空環境當中的航天器表面受到陽光直接照射的一面溫度將會達一百攝氏度以上,而不能被太陽光照射的一面,溫度則處於零下二百度左右。這種極端的溫度環境會影響材料的應力。並有可能使航天器的表面發生斷裂,分層甚至是脆化。從而縮短航天器的使用壽命。

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