Magický termoizolačný materiál - aerogél

Povrch Marsu je oveľa chladnejší ako Zem s minimálnou teplotou pod -100 stupňov . Ako v prostredí s takou nízkou teplotou rieši rover problém tepelnej izolácie?

V skutočnosti kozmické lode na obežnej dráhe Zeme a sondy na mesačnom povrchu tiež čelia drsnému teplotnému prostrediu. Aby sa zariadenie kozmickej lode udržalo v prevádzke v relatívne príjemnom teplotnom prostredí, vo všeobecnosti sa na kozmickú loď nasadí druh izolácie nazývaný viacvrstvové tepelnoizolačné komponenty „Oblečenie“, aby kozmická loď nebola ovplyvnená tým, či je vonkajšie prostredie studené alebo horúce. .

Viacvrstvový tepelnoizolačný komponent má však dobré tepelnoizolačné vlastnosti iba vo vákuu. V prostredí oxidu uhličitého okolo 800 Pa na povrchu Marsu sa jeho tepelnoizolačný účinok stráca. Preto je potrebné rover izolovať aerogélom.

Aerogél je nanoporézny pevný materiál, v ktorom je disperzným médiom plyn a koloidné častice alebo molekuly polyméru sú agregované do sieťovej štruktúry. Základný priemer častíc sieťovej štruktúry aerogélu je 1-20 nm a veľkosť pórov je 1-100 nm. Pretože veľkosť pórov v materiáli je menšia ako stredná voľná dráha molekúl vzduchu, konvekcia plynu môže byť účinne potlačená.

Čo je teda na aerogéloch také čarovné?

1) Dobrý tepelnoizolačný výkon

Tepelná vodivosť PTFE použitého na tepelnú izoláciu je {{0}},27W/(m•K), zatiaľ čo tepelná vodivosť nanoaerogélov je vo všeobecnosti 0,02W/(m•K), čo je len 1/13 z PTFE. . Je to preto, že plynný oxid uhličitý stagnuje v malých medzerách v atmosfére Marsu, takže sa nemôže vyvinúť konvekčný prenos tepla. Mikroštruktúra aerogélu je relatívne tenká a dráha prenosu tepla je dlhá, čo znižuje kapacitu vedenia tepla. Nízkohustotný nano-aerogélový materiál je preto najlepším tepelne izolačným materiálom pre tepelný riadiaci systém marťanského roveru.

(2) Nízka hmotnosť

Hustota železa je 7800 kg/m3, čo znamená, že 1 kubický meter železa váži 7,8 tony; hustota vzduchu je 1,29 kg/m3, čo znamená, že 1 meter kubický vzduchu váži 1,29 kilogramu. Hustota aerogélu, ktorý používa Mars rover, je 30 kg/m3, čo je asi 23-krát viac ako hustota vzduchu. Pri výrobe aerogélu je kvapalina v géli nahradená plynom, tvoriacim množstvo dier a štrukturálnych buniek, takže hustota je extrémne nízka.