Ako sa obliecť do vesmíru

Podmienky vo vesmíre sú extrémne, a preto aj materiály použité na kozmické misie musia vydržať značné tepelné namáhanie, nárazy či radiácie.

Testy materiálov, ktoré konštruktéri plánujú použiť pri kozmickej misii, sa musia začať už pri ich spracovaní na Zemi. Všetok materiál sa už v pozemských podmienkach vystavuje vysokej mechanickej záťaži, a to hneď pri výrobe a montáži. Zlé postupy pri spracovaní alebo nevhodné skladovanie môžu spôsobiť trhliny, zostatkové napätia, vnútorné poruchy, korózie, znečistenie alebo lokálne poškodenie, čo sa môže fatálne prejaviť až pri samotnej misii.

Bezpečný štart

Najväčšia záťaž sa odohráva v pozemských laboratóriách pri statickom, akustickom a dynamickom testovaní. Nezabúda sa ani na dopravu na miesto štartu, čo tiež predstavuje isté riziko. Väčšina projektov totiž štartuje z Floridy alebo Francúzskej Guyany, a tak sa musí myslieť aj na tamojšiu klímu. Prítomnosť chemikálií, ako sú čistiace prostriedky, rozpúšťadlá, palivo, oxidačné činidlá alebo hydraulické kvapaliny, vedie k možnej korózii materiálov.
Samotný štart sprevádzajú vysoké vibrácie, akustické šoky a rázové vlny, značné tepelné toky a možnosť poškodenia bleskom či zrážka s vtákom.
Na obežnej dráhe potom čakajú ďalšie riziká. Okrem gravitácie zmizne aj atmosféra, a tak sú materiály vystavené vákuu. Jeho hlavné nebezpečenstvo predstavujú odplynenie a desorpcia vody z keramických alebo oxidových vrstiev či polymérov. Tieto procesy môžu spôsobiť nechcené zmeny elektrických, tepelných alebo optických vlastností. Odplynenie povrchových vrstiev, olejov či mazadiel pre dlhodobú prevádzku kontaminuje prístroje až k ich pokazeniu alebo môže viesť ku krátkym spojeniam. Pohyblivé časti sa môžu zadrieť v dôsledku zmeny chemického zloženia mazadiel, a tým vážne ohroziť celú misiu.

Dopad častíc

Slnečné a kozmické žiarenie neprospieva povrchovým vrstvám, ktoré sa môžu odlúpnuť, v horšom prípade potrhať. Náchylné na degradáciu žiarením sú najmä polyméry a tenké povlaky. Zmeny v povrchovej štruktúre a vo farbe vyvolávajú stratu priehľadnosti alebo odrazivosti.
Nesmie sa zabúdať na vplyv dopadu častíc na polovodiče a elektronické súčiastky. Poruchy kryštálovej mriežky kremíka spôsobené dopadom vysokoenergetických protónov alebo iónov zmenia napríklad elektrické vlastnosti slnečných panelov tak, že dôjde k postupnej strate elektrického výkonu panelu. Na nízkych obežných dráhach, čo je asi 200 až 700 km nad Zemou, atomárny kyslík vznikajúci radiáciou poškodzuje kovy aj polyméry. Hoci záleží na výške, smere letu a momentálnej slnečnej aktivite, prítomnosť atomárneho kyslíka vedie vždy ku kontaminácii a odlupovaniu povrchov.
Zvláštne životné prostredie je aj na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice ISS (International Space Station), ktorá krúži vo výške 400 km okolo Zeme rýchlosťou 28 000 km/h. Prítomnosť dýchateľného vzduchu, vody, organických materiálov a ľudská činnosť menia pôvodné vlastnosti materiálov a vedú ku korózii, biologickému rastu, oteru, treniu, dokonca môžu spôsobiť na palube aj oheň.

Pokračovanie článku si môžete prečítať v časopise Quark 1/2020. Ak chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov, prihláste sa. Ak ešte nie ste naším predplatiteľom, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.

BP
Foto NASA

Komentáre