Работающая с Airbus группа учёных с факультета передовых технологий Университета Суррея сообщила, что создала многофункциональное защитное нанопокрытие для космических аппаратов. Оно относится к композитным структурам и позволяет не только охлаждать поверхность спутников со 120 °C до 60 °C, но также обладает возможностью собирать энергию солнечного излучения для использования на борту для нагрева приборов или получения электричества.
Источник изображения: Pixabay
Как известно, бортовое оборудование спутников необходимо не только охлаждать, но также подогревать в зависимости от того, повёрнуто оно к Солнцу или находится в тени. Следствием этого является, как правило, громоздкая комбинированная система тепловой защиты и отвода тепла. Это, в свою очередь, заставляет снижать полезную нагрузку, отправляя вместо неё на орбиту служебные системы охлаждения и нагрева оборудования.
Предложенное британскими учёным решение обладает компактностью и в значительной степени напоминает процедуру окраски, хотя и очень сложной с чередованием высокотехнологических операций, включая осаждение материала в присутствии плазмы. Названо оно многофункциональной нанобарьерной структурой (MFNS) и может наноситься даже на антенны, поскольку обладает диэлектрическими свойствами. Многослойный защитный нанобарьер состоит из буферного слоя из поли-пара-ксилилена (п-ксилилена) и слоя алмазоподобной углеродной сверхрешётки, что придает ему механически и экологически сверхстабильную структуру.
Наносится MFNS на поверхность конструкции спутников и оборудования с помощью плазменно-химическое осаждение из газовой фазы (PECVD). Этот процесс проходит при комнатной температуре и может производиться сразу на чувствительные к теплу подложки. Кроме того, параметры покрытия можно менять в ту или иную сторону и, тем самым, регулировать поглощающую способность в ультрафиолетовой и видимой части спектра с сохранением излучающей способности в инфракрасном диапазоне (рассеиваемое охлаждение).
Интересно, что покрытие самореконфигурируется на орбите «ввиду сбалансированного воздействия ультрафиолетового излучения и атомарного кислорода». Атомарный кислород образуется из молекулярного кислорода в верхних слоях атмосферы под воздействием ультрафиолетового излучения и его там в избытке для нужной реакции.
Источник изображения: ACS Publications
Что касается сбора покрытием тепловой энергии, то, по словам разработчиков, это может быть достигнуто путем создания высокопоглощающих структур с эффективностью фототермического преобразования до 96,66 %. Этому способствует осаждение слоя алмазоподобной углеродной сверхрешётки, легированного азотом, что приводит к улучшенному оптическому поглощению в широком спектральном диапазоне.
Утверждается, что всё вместе делает MFNS кандидатом для многих тепловых приложений, таких как фотодетекторы, излучатели, интеллектуальные радиаторы и сбор энергии, используемые в спутниковых системах и не только.