Как современные «космические окна» защищают от опасного ультрафиолета? Это просто тип стекла или есть еще покрытия или фильтры?

Ответы на вопрос Действительно ли Валентин Лебедев или любой другой космонавт Салюта загорали для развлечения и/или для науки? объясните, что по крайней мере несколько космонавтов Салюта «экспериментировали» с получением очень быстрого (несколько минут) локального загара в одном из немногих окон из плавленого кварца, которые позволяли полному видимому и ультрафиолетовому спектру Солнца проникать на станцию, когда она не была закрыта.

В эти дни я полагал, что все космические окна для наблюдения экипажа построены таким образом, чтобы гарантировать, что экипаж не подвергается воздействию опасного ультрафиолета, хотя есть и это .

Как это делается? это некий состав стекла, обладающий тепловыми, механическими и оптическими свойствами, позволяющими квалифицировать его как космическое окно, и в то же время фильтрующий опасный ультрафиолет, но прозрачный в видимом диапазоне? Или также используются покрытия и/или фильтры.

Самые большие окна, которые я могу придумать, которые могут подвергнуть экипаж хорошей дозе солнечного света, — это купол МКС, так что они могут быть хорошей отправной точкой.

Андре Койперс, 30-я экспедиция на МКС

Андре Койперс, 30-я экспедиция на МКС

вверху: ВВЕРХУ: Андре Кёйперс, Exp. 30, ВНИЗУ: Паоло Несполи, кадрировано/увеличено с изображения ниже.

Обычно вам нужно сильно постараться, чтобы убедиться, что ваша оптика пропускает ультрафиолет. Плавленый кварц (в основном чистый SiO2) будет в определенной степени, обычное оконное стекло не так много.
Разрешен ли ответ Аполлона?
@DrSheldon Меня в первую очередь интересует, что было сделано в последнее время, чтобы увидеть, произошло ли сближение по какой-то конкретной формуле стекла, но если есть интересный ответ об Аполлоне, я не думаю, что Интернет сломается, если вы опубликуете его с «Не современный, но…» преамбула.
@JonCuster существует не только один вид «ультрафиолета»; разные типы стекол обеспечивают разную степень ослабления на разных длинах волн, а разные длины волн по-разному влияют на загар по сравнению с повреждением ДНК, а также имеют разные уровни пригодности для иллюминаторов космических кораблей. Мы не хотим, чтобы УФ или космические лучи создавали центры окраски или соляризовали стекло, мы не хотим, чтобы тепловое расширение/сжатие стекла утомляло уплотнение и т. д. Я думаю, что большое внимание уделялось тому, какие типы стекло самое подходящее.

Ответы (3)

В этой статье от Air Space Mag ( https://www.airspacemag.com/space/window-on-the-world-1142261/ ) говорится, что окно для модуля Destiny было спроектировано именно так (выделено мной)

Оконные стекла изготовлены из особо чистого бесцветного синтетического плавленого диоксида кремния — материала, выбранного за его устойчивость к температурным перепадам и исключительную светопроницаемость. Компания Corning уделила особое внимание производству стекла, следя за тем, чтобы крошечные дефекты, такие как пузырьки и другие дефекты, были сведены к минимуму. Однородность окна очень высокая — световые волны проходят сквозь стекло практически без искажений. Полировка Zygo Corporation, высокопроизводительной испытательной, производственной и измерительной фирмы в Миддлфилде, Коннектикут, сделала стекло почти идеально гладким, а покрытия Optical Coating Laboratory, Inc., Санта-Роза, Калифорния, блокируют вредные вещества. ультрафиолетовое излучение и улучшают светопропускание, чтобы придать космическому окну непревзойденный оптический рейтинг. «Чтобы астронавты могли видеть без искажений, это будет потрясающе», — говорит Саттон.

Так что, похоже, исторически (2001 г.) это использовалось.

Также предлагаются некоторые новые технологии. В этой статье описывается бумага с новой технологией изготовления «композитного УФ-поглотителя на основе стекла». Ему еще предстоит найти какое-либо применение, но они упоминают его применение в космическом полете.

Интересный! это делается с помощью покрытий, а не состава стекла. Спасибо!

Не современные, но Аполлон использовал покрытия на окнах командного модуля и лунного модуля. Источник: Отчет об опыте Аполлона: Структурные окна космического корабля , Техническая заметка НАСА D-7439.


Окна КМ были трехкамерными (кроме оптики телескопа). Самое внешнее стекло было сделано из плавленого аморфного кварца и защищало кабину от микрометроидов, радиации и возвращающегося тепла. Поскольку самое внешнее стекло не было герметичным, пространство под ним опустело, оказавшись в космосе. Два внутренних стекла были изготовлены из термически закаленного алюмосиликатного стекла, обеспечивали воздухонепроницаемое уплотнение и были заполнены сухим азотом под давлением 7,0 фунтов на квадратный дюйм.

Снаружи внутрь стекла CM были покрыты следующим образом:

  • Покрытие из фторида магния на внешней поверхности окна.
  • Сине -красное (BR) покрытие на внутренней поверхности внешнего стекла.
  • Высокоэффективное антибликовое покрытие (HEA) на всех четырех поверхностях двух внутренних стекол.

Окно CM

Покрытие BR было удалено с окна люка на Аполлоне 13, 14 и 15, чтобы можно было провести эксперимент по мультиспектральной фотографии.


Все окна ЛМ (кроме секстантной оптики) были двухкамерными. Внешнее стекло защищало кабину от микрометроидов и радиации и было изготовлено из отожженного стекла Vycor 7913. Внутреннее стекло обеспечивало воздухонепроницаемое уплотнение и было изготовлено из химически закаленного стекла Chemcor 0312. Пространство между стеклами вентилировалось в пространство.

Снаружи внутрь стекла ЛМ имели покрытия:

  • «Последнее BR [сине-красное] покрытие было нанесено на внешнюю поверхность каждого внешнего стекла, чтобы ограничить количество инфракрасного и ультрафиолетового света в кабине ».
  • Высокоэффективное антибликовое покрытие (HEA) на внутренней поверхности внешнего стекла.
  • Электропроводящее покрытие (ECC) для предотвращения запотевания окна с помощью электрического обогрева. «После применения ECC светопропускание снизилось примерно до 76 процентов».
  • Другое покрытие HEA на внутренней поверхности внутреннего стекла. «Чтобы увеличить светопропускание и уменьшить отражение, вызванное ECC, покрытие HEA было нанесено на внутреннюю поверхность каждого внутреннего и внешнего стекла. Когда стекло было полностью покрыто, была нанесена черная кромка (черная бархатная краска). к периферии светопропускание увеличилось примерно до 82 процентов, а отражение уменьшилось примерно с 14 до 5 процентов».

окно ЛМ

Хотелось бы, чтобы в отчете было больше подробностей о химической идентичности и спектрах поглощения покрытий, но они не приводятся.

Вау, какие очень сложные окна! Я не знаю, каковы УФ-свойства алюмосиликатных стекол, но опять же на них нанесен синепоглощающий слой.

Самые большие окна, которые я могу придумать, которые могут подвергнуть экипаж хорошей дозе солнечного света, — это купол МКС, так что они могут быть хорошей отправной точкой.

Как и все другие окна американских космических кораблей, о которых я знаю ( за исключением бокового люка шаттла ), окна купола имеют покрытия, защищающие от УФ-излучения.

На каждом стекле есть покрытие, предотвращающее отражение, когда стекла сложены вместе. Покрытия также отфильтровывают ультрафиолетовый и инфракрасный свет, но не влияют на физическую прозрачность стекла.

Boeing поставляет стекла и механизм крепления для обсерватории на МКС

Как и чудесно названный ISS WORF .

введите описание изображения здесь

Окна в мир

Окно лаборатории США (за стойкой WORF) имеет здесь график коэффициента пропускания.

введите описание изображения здесь

а также поперечное сечение.

введите описание изображения здесь

Corning 7940 представляет собой плавленый кремнезем ультрафиолетового класса (или высокочистый плавленый кремнезем HPFS® ), который был заменен Corning 7980 и сам по себе, без покрытия, имеет УФ-пропускание ниже 250 нм (случайные факты).