Magični termoizolacioni materijal - Aerogel

Površina Marsa je mnogo hladnija od Zemlje, sa minimalnom temperaturom ispod -100 stepeni. U okruženju tako niskih temperatura, kako rover rješava problem toplinske izolacije?

U stvari, svemirske letjelice u Zemljinoj orbiti i sonde na površini Mjeseca su također suočene sa teškim temperaturnim okruženjima. Kako bi se održala oprema svemirske letjelice koja radi u relativno ugodnom temperaturnom okruženju, općenito postavljanjem na svemirsku letjelicu neke vrste izolacije koja se naziva višeslojne termoizolacijske komponente "odjeća" tako da letjelica neće biti pod uticajem da li je vanjska okolina hladna ili vruća .

Međutim, višeslojna termoizolaciona komponenta ima dobre performanse toplotne izolacije samo u vakuumu. U okruženju plina ugljičnog dioksida od oko 800 Pa na površini Marsa gubi se njegov termoizolacijski učinak. Zato je rover potrebno izolovati aerogelom.

Aerogel je nanoporozni čvrsti materijal u kojem je disperzioni medij plin, a koloidne čestice ili molekule polimera su agregirane u mrežnu strukturu. Osnovni promjer čestica aerogel mreže je 1-20 nm, a veličina pora je 1-100 nm. Pošto je veličina pora u materijalu manja od srednjeg slobodnog puta molekula vazduha, konvekcija gasa se može efikasno potisnuti.

Dakle, šta je tako magično u vezi sa aerogelima?

1) Dobra toplotna izolacija

Toplotna provodljivost PTFE-a koji se koristi za toplotnu izolaciju je {{0}}.27W/(m•K), dok je toplotna provodljivost nano-aerogela generalno 0,02W/(m•K), što je samo 1/13 od PTFE. . To je zato što plin ugljični dioksid stagnira u malim prazninama u atmosferi Marsa, tako da se ne može razviti konvektivni prijenos topline. Mikrostruktura aerogela je relativno tanka, a put prijenosa topline je dugačak, što smanjuje kapacitet provodljivosti topline. Stoga je nano-aerogel materijal male gustine najbolji termoizolacioni materijal za sistem kontrole toplote Mars rovera.

(2) Mala težina

Gustina gvožđa je 7800kg/m3, što znači da je 1 kubni metar gvožđa težak 7,8 tona; gustina vazduha je 1,29 kg/m3, što znači da 1 kubni metar vazduha teži 1,29 kilograma. Gustina aerogela koji koristi Mars rover je 30 kg/m3, što je oko 23 puta više od zraka. Tokom proizvodnje aerogela, tečnost u gelu se zamenjuje gasom, formirajući mnogo rupa i strukturnih ćelija, pa je gustina izuzetno mala.