Как портится сталь в транслунном пространстве?

Спектральные данные получены с поверхности материала толщиной всего в несколько атомов, которая подвергается воздействию жесткого вакуума. Солнечный ветер содержит ионы многих материалов. В основном это водород, который как ион представляет собой просто протон. Или атомы водорода. Любой из них может реагировать. Солнечный ветер не очень энергичен, но он содержит небольшое количество других элементов, таких как кислород и азот, а также альфа-частицы, которые в данном случае представляют собой просто ионы гелия.

Водород настолько мал, что может проскальзывать между железом, хромом, никелем и углеродом нержавеющей стали и вызывать охрупчивание, которое ослабляет ее, среди прочего (именно поэтому водородные трубопроводы не распространены). Вещи, которые изменяют свойства материала, меняют его спектр, а также могут демонстрировать долгосрочный эффект солнечного ветра, который отличается от поверхностных реакций или сборов.

Со временем Солнечный Ветер должен потускнеть или каким-то образом химически воздействовать на поверхность стали. Кроме того, экстремальные циклы нагрева и охлаждения также могут изменить структуру стали за счет миграции атомов.

Свет взаимодействует со свежими металлическими поверхностями только в первых нескольких атомных слоях. Что делает металлы «металлами», так это очень высокая плотность электронов, и мы можем думать об этой электронной «плазме» как о такой высокой плазменной частоте, что свет едва проникает в ничтожную долю длины волны, прежде чем будет повторно излучаться назад всеми этими электронами. электроны колеблются вместе с падающим электрическим полем.

См. Эффект кожи в Википедии . На графике ниже мы видим, что даже на радиочастоте 1 МГц поле электромагнитной волны упадет на 1/e всего за 10 микрон при падении на гладкую полированную поверхность из нержавеющей стали 304 (мы можем предположить, что 301 является похожий). Он падает как$1/ \sqrt{f}$поэтому для красного света 600 нм или 5E + 14 Гц эта линия будет достигать около 1 ангстрема. Мы не можем этого сделать, потому что мы должны принимать во внимание микроскопические эффекты плотности плазмы и другие преимущества, но это работает примерно так, как надо. Если бы мы хотели получить более точный ответ, нам пришлось бы искать комплексный показатель преломления. $n + ik$а затем рассчитать коэффициент затухания.

• например https://refractiveindex.info/?shelf=3d&book=metals&page=iron

Но я отвлекся

потому что поверхность ракетного корабля еще до запуска не является атомарно гладкой полированной поверхностью. Даже для нержавеющей стали некоторые загрязняющие вещества будут адсорбированы на поверхности, а некоторые из примесей будут окислены, эти «укромные уголки» реалистичных поверхностей будут иметь эффекты рассеяния, зависящие от длины волны.

Поместите его в глубокий космос на 50 лет, и воздействие микрометеоритов изменит поверхность, а ультрафиолетовое излучение и непрерывный натиск заряженных частиц и нейтралов от Солнца имплантируют и модифицируют верхние несколько десятков нанометров поверхности так сильно чтобы электронная структура и оптический отклик сильно отличались от нержавеющей стали, оставшейся на Земле.

Оперативная концепция здесь

- это «верхние несколько десятков нанометров», и это практически все, на что влияет солнечный ветер.

Это не влияет на структурные свойства нержавеющей стали 304.

Если бы это было переднее зеркало телескопа или даже тарелка для субмиллиметрового радиотелескопа, это имело бы значение оптически , но не конструктивно.

Файл Викимедиа Skin_depth_by_Zureks.png