La corrosión en el espacio es la corrosión de materiales que se produce en el espacio exterior . En lugar de que la humedad y el oxígeno actúen como las principales causas de la corrosión, los materiales expuestos al espacio exterior se someten al vacío , al bombardeo de rayos ultravioleta y X , y a partículas cargadas de alta energía (principalmente electrones y protones del viento solar ). En las capas superiores de la atmósfera (entre 90 y 800 km), los átomos, iones y radicales libres atmosféricos , sobre todo el oxígeno atómico, juegan un papel importante. La concentración de oxígeno atómico depende de la altitud y la actividad solar , ya que los estallidos de radiación ultravioleta provocan la fotodisociación del oxígeno molecular. [1] Entre 160 y 560 km, la atmósfera se compone de aproximadamente un 90% de oxígeno atómico. [2]
Materiales
La corrosión en el espacio tiene el mayor impacto en las naves espaciales con partes móviles. Los primeros satélites tendían a desarrollar problemas con el agarre de los cojinetes. Ahora los cojinetes están cubiertos con una fina capa de oro .
Los diferentes materiales resisten la corrosión en el espacio de manera diferente. Por ejemplo, el aluminio se erosiona lentamente por el oxígeno atómico, mientras que el oro y el platino son altamente resistentes a la corrosión. Por lo tanto, se utilizan láminas recubiertas de oro y finas capas de oro en las superficies expuestas para proteger la nave espacial del entorno hostil. Las delgadas capas de dióxido de silicio depositadas en las superficies también pueden proteger a los metales de los efectos del oxígeno atómico; por ejemplo, los espejos delanteros de aluminio satélite Starshine 3 estaban protegidos de esa manera. Sin embargo, las capas protectoras están sujetas a erosión por micrometeoritos .
La plata acumula una capa de óxido de plata, que tiende a desprenderse y no tiene ninguna función protectora; Se descubrió que tal erosión gradual de las interconexiones de plata de las células solares era la causa de algunas fallas observadas en órbita. [3]
Muchos plásticos son considerablemente sensibles al oxígeno atómico y a la radiación ionizante. Los recubrimientos resistentes al oxígeno atómico son un método de protección común, especialmente para los plásticos. Con frecuencia se emplean pinturas y recubrimientos a base de silicona , debido a su excelente resistencia a la radiación y al oxígeno atómico. [4] Sin embargo, la durabilidad de la silicona es algo limitada, ya que la superficie expuesta al oxígeno atómico se convierte en sílice que es frágil y tiende a agrietarse.
Resolviendo la corrosión
El proceso de corrosión espacial se está investigando activamente. Uno de los esfuerzos apunta a diseñar un sensor basado en óxido de zinc , capaz de medir la cantidad de oxígeno atómico en las cercanías de la nave espacial; el sensor depende de la disminución de la conductividad eléctrica del óxido de zinc a medida que absorbe más oxígeno. [ cita requerida ]
Otros problemas
La desgasificación de siliconas volátiles en dispositivos de órbita terrestre baja conduce a la presencia de una nube de contaminantes alrededor de la nave espacial. Junto con el bombardeo de oxígeno atómico, esto puede conducir a la deposición gradual de capas delgadas de dióxido de silicio que contiene carbono. Su escasa transparencia es una preocupación en el caso de sistemas ópticos y paneles solares . Se observaron depósitos de hasta varios micrómetros después de 10 años de servicio en los paneles solares de la estación espacial Mir . [5]
Otras fuentes de problemas para las estructuras sometidas al espacio exterior son la erosión y la redeposición de los materiales por la pulverización catódica causada por átomos rápidos y micrometeoroides . Otra preocupación importante, aunque de tipo no corrosivo, es la fatiga del material causada por el calentamiento y enfriamiento cíclicos y las tensiones mecánicas asociadas a la expansión térmica.
Referencias
- ^ Martines, S. "Análisis del entorno de radiación LEO y sus efectos en los dispositivos electrónicos críticos de la nave espacial" . Mendeley . Universidad Aeronáutica Embry Riddle . Consultado el 23 de agosto de 2019 .
- ^ El uso de adhesivos de silicona en aplicaciones espaciales
- ^ Myer Kutz - Manual de degradación ambiental de materiales (2005, 0815515006)
- ^ "Optimización de la resistencia al oxígeno atómico en sustratos revestidos con TechOptimizer" . Archivado desde el original el 24 de junio de 2006 . Consultado el 7 de junio de 2006 .
- ^ Banks, Bruce A .; De Groh, Kim K .; Rutledge, Sharon K .; Haytas, Christy A. (1999). "Consecuencias de la interacción del oxígeno atómico con silicona y contaminación de silicona en superficies en órbita terrestre baja". Proc. SPIE . 3784 : 62. Código Bibliográfico : 1999SPIE.3784 ... 62B . CiteSeerX 10.1.1.870.5957 . doi : 10.1117 / 12.366725 . hdl : 2060/19990047772 .
enlaces externos
- El cosmos con poco dinero: pequeñas naves espaciales para las ciencias espaciales y terrestres, Apéndice B: Fallos en los sistemas de naves espaciales PDF
- Artículo premium de New Scientist : El espacio es corrosivo
- Instalación de exposición de larga duración de la NASA: contaminación superficial en el espacio