Kodėl 1060 anoduoto veidrodinio aliuminio lakšto pirmenybė teikiama erdvėlaivių optinėms apkrovoms?

Erdvėlaivių optinės apkrovos, įskaitant Žemės stebėjimo kameras, astronominius spektrometrus, žvaigždžių sekimo įrenginius ir lazerinio ryšio terminalus, veikia atšiauriame žemos Žemės orbitos (LEO) ir giliosios erdvės vakuume. Tokiose aplinkose optinės sistemos susiduria su stipria spinduliuote, ekstremaliais šiluminiais ciklais (-120°C iki +150°C), orbitos atominio deguonies (AO) erozija ir griežtais švarios patalpos užterštumo slenksčiais.

Siekdami išlaikyti šviesos kelio aiškumą, mažus išsklaidytos šviesos trukdžius ir tikslų šilumos valdymą nepridedant nereikalingos masės, naudingos apkrovos inžinieriai pasikliauja specializuotomis medžiagomis. 1060 anoduoto veidrodinio aliuminio lakštai ( 99,6 % itin gryno aliuminio su elektropoliruotomis veidrodinėmis dangomis ir hidrotermiškai sandariais anodinio oksido sluoksniais ) tapo pageidaujama medžiaga vidinių pertvarų konstrukcijoms, išsklaidytos šviesos slopinimo ekranams, spektrinio kalibravimo taikiniams ir atspindintiems korpusams.

„Deep Space“ optinė aplinka

Palydovuose esantys optiniai instrumentai turi veikti nepriekaištingai ilgus metus be fizinės priežiūros ekstremaliomis vakuumo ir radiacijos sąlygomis:

Išsklaidytos šviesos ir šiluminės spinduliuotės kontrolė: nekontroliuojami atspindžiai optiniuose vamzdeliuose sukelia išsklaidytą šviesos triukšmą, užstojantį mažo kontrasto erdvės taikinius. Labai įspūdingi veidrodiniai paviršiai atmuša nepageidaujamą už ašies šiluminę ir saulės energiją tiesiai iš optinio kelio.

Molekulinis dujų išsiskyrimas ir optinis užteršimas: vakuume standartiniai dažai, klijai arba nešvarūs metalai išskiria organines molekules. Šios lakiosios medžiagos kondensuojasi ant šaltų optinių lęšių ir veidrodžių, visam laikui pablogindamos šviesos pralaidumą.

Palyginimas: struktūrinio lydinio ir 1060 anoduoto veidrodinio aliuminio lakšto

Erdvėlaivių medžiagų palyginimas

Žemiau pateiktoje matricoje palyginamos konstrukcinės medžiagos su 1060 anoduoto veidrodinio aliuminio lakštų, skirtų erdvėlaivių optinėms apkrovoms:

Pagrindiniai profesionalūs erdvėlaivių optinių naudingųjų krovinių pranašumai

DUK

1 klausimas: kodėl veidrodiniams optiniams lakštams geriau naudoti 1060 aliuminį, o ne 6061 aliuminį?

A: 1060 aliuminio sudėtyje yra 99,6 % gryno aliuminio su minimaliais legiravimo elementais. 6061 sudėtyje yra silicio, magnio ir vario, kurie sudaro tarpmetalinius intarpus, kurie poliruojant sukelia šviesos sklaidą (miglą) ir sumažina bendrą veidrodinį atspindį.

2 klausimas: ar anodinio oksido danga nusilupa erdvės vakuume?

A: Ne. Anodavimas yra elektrocheminis konversijos procesas, kurio metu aliuminio oksido sluoksnis (Al2O3) išauga tiesiai iš aliuminio pagrindo. Jis yra integruotas į metalą ir negali nulupti ar išsisluoksniuoti terminio ciklo ar vakuumo sąlygomis.

3 klausimas: kaip 1060 anoduotas veidrodinis aliuminis susidoroja su erdvės spinduliuote ir atominiu deguonimi?

A: Neorganinė aliuminio oksido danga (Al2O3) yra visiškai inertiška atominės deguonies (AO) erozijai ir atspari giliosios erdvės ultravioletinei (UV) spinduliuotei, apsaugodama atspindintį paviršių nuo skilimo ilgų misijų metu.

4 klausimas: Kokį išmetimo standartą turi atitikti veidrodinis aliuminis, kad būtų galima naudoti kosminę optinę apkrovą?

A: Kosmosui skirtas veidrodinis aliuminis turi atitikti NASA SP-R-0022A ir ASTM E595 standartus: bendras masės nuostolis (TML) mažesnis nei 1,0 %, o surinkta lakioji kondensacinė medžiaga (CVCM) – mažiau nei 0,01 %, kad būtų išvengta molekulinės optikos užteršimo.

5 klausimas: ar iš 1060 anoduoto veidrodinio aliuminio lakštų galima suformuoti lenktas optines pertvaras?

A: Taip. 1060 aliuminis pasižymi dideliu lankstumu esant minkštam tempimui (O arba H12/H14), todėl jį galima sulenkti arba susukti į išlenktas šviesos pertvaras ir atšvaitus, nesulaužant plono anodinio sluoksnio (3 μm – 5 μm).

Išvada

1060 anoduoti veidrodiniai aliuminio lakštai yra idealus optinio atspindžio, mažo išmetamųjų dujų, didelio šilumos laidumo ir aplinkos stabilumo derinys erdvėlaivių optinėms apkrovoms.

Norėdami optimizuoti palydovinio optinio korpuso dizaino medžiagų pasirinkimą:

Nurodykite 1060 lydinį (minimalus grynumas 99,6 %): venkite 6000 arba 7000 serijos lydinių, skirtų atspindintiems paviršiams, nes tarpmetalinės fazės sumažina veidrodinį atspindį.

Privalomas išmetamųjų dujų sertifikatas (ASTM E595): reikalauti, kad tiekėjai pateiktų ASTM E595 bandymo sertifikatus, patvirtinančius, kad bendras masės nuostolis (TML) <1,0 %, o surinkta lakioji kondensacinė medžiaga (CVCM) <0,01 %.

Kontroliuokite anodinio sluoksnio storį (3 μm – 5 μm): nurodykite tikslius anodinės plėvelės storio nuokrypius, kad išlaikytumėte aukštą paviršiaus kietumą (>300 HV), išvengiant optinių trukdžių ar sumažinto atspindžio.