Magiška termoizoliacinė medžiaga - Airgel

Marso paviršius yra daug vėsesnis nei Žemės, o minimali temperatūra žemesnė nei -100 laipsnio. Kaip roveris tokioje žemoje temperatūroje išsprendžia šilumos izoliacijos problemą?

Tiesą sakant, Žemės orbitoje esantys erdvėlaiviai ir Mėnulio paviršiuje esantys zondai taip pat susiduria su atšiauriomis temperatūromis. Kad erdvėlaivio įranga veiktų gana patogioje temperatūros aplinkoje, paprastai ant erdvėlaivio uždedant tam tikrą izoliaciją, vadinamą daugiasluoksniais termoizoliaciniais komponentais „drabužiai“, kad erdvėlaivis nebūtų paveiktas, ar išorinė aplinka šalta, ar karšta. .

Tačiau daugiasluoksnis šilumos izoliacijos komponentas turi geras šilumos izoliacijos savybes tik vakuume. Marso paviršiaus anglies dioksido dujų aplinkoje, kurios slėgis yra apie 800 Pa, prarandamas šilumos izoliacijos efektas. Štai kodėl roveris turi būti izoliuotas aerogeliu.

Aerogelis yra nanoporinga kieta medžiaga, kurioje dispersinė terpė yra dujos, o koloidinės dalelės arba polimero molekulės yra sujungtos į tinklinę struktūrą. Pagrindinis aerogelio tinklo struktūros dalelių skersmuo yra 1-20 nm, o porų dydis yra 1-100 nm. Kadangi porų dydis medžiagoje yra mažesnis už vidutinį laisvą oro molekulių kelią, dujų konvekcija gali būti veiksmingai slopinama.

Taigi, kas tokio stebuklingo aerogeliuose?

1) Geros šilumos izoliacijos savybės

Šilumos izoliacijai naudojamo PTFE šilumos laidumas yra {{0}},27 W/(m•K), o nanoaerogelių šilumos laidumas paprastai yra 0,02 W/(m•K), o tai yra tik 1/13 PTFE. . Taip yra todėl, kad anglies dioksido dujos stovi mažuose Marso atmosferos tarpeliuose, todėl konvekcinis šilumos perdavimas negali išsivystyti. Aergelio mikrostruktūra yra gana plona, ​​o šilumos perdavimo kelias yra ilgas, o tai sumažina šilumos laidumą. Todėl mažo tankio nanoaerogelio medžiaga yra geriausia šilumos izoliacinė medžiaga Marso marsaeigio šilumos valdymo sistemai.

(2) Lengvas svoris

Geležies tankis yra 7800kg/m3, tai reiškia, kad 1 kubinis metras geležies sveria 7,8 tonos; oro tankis yra 1,29 kg/m3, tai reiškia, kad 1 kubinis metras oro sveria 1,29 kilogramo. Marsaeigio naudojamo aerogelio tankis yra 30 kg/m3, o tai apie 23 kartus viršija oro tankį. Gaminant aerogelį skystis gelyje pakeičiamas dujomis, susidaro daug skylių ir struktūrinių ląstelių, todėl tankis itin mažas.