Почему НАСА использует золотую фольгу для оборудования и позолоченных козырьков?

Я читал несколько веб-сайтов об оборудовании, покрытом золотой фольгой, и о том, что козырьки шлемов космонавтов покрыты золотом. Однако их объяснения лишены почти всего физического содержания. Может ли кто-нибудь объяснить основную концепцию того, почему золотая фольга так популярна в НАСА в качестве покрытия на козырьках?

Обратите внимание, что большая часть «золотой фольги», которую можно увидеть на космических кораблях, на самом деле представляет собой каптон , тип желтовато-коричневой пластиковой пленки, возможно, покрытой алюминием для дополнительной отражательной способности, и не содержит настоящего золота.

Ответы (1)

В космосе солнце передает тепло через излучение оборудованию и космонавтам. Хотя пик излучения Солнца находится в видимой области (около 500 нм), вы можете видеть, что в верхних слоях атмосферы также излучается значительное количество ИК (инфракрасного) и УФ (ультрафиолетового) излучения.

введите описание изображения здесь

Чтобы контролировать температуру поверхности объекта, который подвергается воздействию ИК-излучения (тепловых волн), НАСА покрывает свое оборудование металлическим отражателем, отражающим ИК-излучение, чтобы оно не нагревалось. Обычными отражателями являются алюминий, серебро, медь и золото. Ниже график зависимости коэффициента отражения от длины волны показывает, что все четыре металла являются хорошими отражателями ИК-излучения, поскольку коэффициент отражения близок к 100% для длин волн более 700 нм (λ ≥ 700 нм).

введите описание изображения здесь

Так зачем использовать золото? Скорее всего, по той же причине они широко используют золото в печатных платах. (i) Золото не подвергается коррозии и не ржавеет, в отличие от серебра и меди, что снижает отражательную способность (кстати, это происходит перед взлетом) и (ii) с золотом намного легче работать, чем с алюминием.

Внешний солнцезащитный козырек изготовлен из поликарбонатного пластика и покрыт тонким слоем золота. Эта комбинация дает космонавту полную защиту. Почему? Ваши глаза могут одинаково хорошо фокусировать как видимый, так и ближний ИК-свет на сетчатке. В вашем глазу есть видимые рецепторы, но нет инфракрасных. Когда интенсивный видимый свет попадает на эти рецепторы, рецепторы передают информацию, сообщая вам, что это болезненно и причинит вред, если вы либо не закроете их, либо не отведете взгляд. С другой стороны, без ИК-рецепторов вы бы не поняли, что ваш глаз «обожжен» интенсивным источником ИК-излучения. Поэтому космонавтам необходима ИК-защита от интенсивного солнечного света над земной атмосферой. Как видно из приведенного выше графика, использование визора с золотым покрытием отражает почти весь ИК-диапазон, но золото также пропускает около 60% видимого и УФ-света примерно с λ ≤ 500 нм. Согласно графику выше, с опущенным козырьком вы увидите сине-зеленый оттенок объектов. С другой стороны, около 60% УФ-излучения проходит через золото, но поликарбонатный пластиковый козырек имеет превосходную видимую пропускаемость, но поглощает/отражает почти все УФ-излучение, посколькупоказано ниже.

введите описание изображения здесь

ПММА (полиметилметакрилат, лексан, оргстекло...) и ПК (поликарбонат, материал для DVD)

Есть еще одна причина, которая четко представлена ​​на рисунке 2: золото отражает значительно меньше видимого света, чем другие металлы, но при этом отражает сопоставимый процент инфракрасного излучения.
Я знаю, что этот пост старый, но они также используют золото, потому что это стабильный и плотный элемент. Многие приборы подвергаются воздействию высоких доз радиации, и последнее, чего хотят инженеры-электрики, — это попадание источника излучения на их печатные платы. Золото и вольфрам отлично подходят для блокировки частиц и ультрафиолетового излучения во многих случаях (на самом деле они используют слои вольфрама, алюминия и других металлов, которые на самом деле работают лучше, чем толстый слой одного металла).
И не забывайте, что из золота легко врезаться в очень тонкую поверхность благодаря его сумасшедшей пластичности — именно так его можно «выковать» в прозрачный слой. Затем устойчивость к коррозии не дает ему потерять эту структуру.
Но солнцезащитный козырек шлема не покрывался сусальным золотом , а применялось напыление золота. Так что сумасшедшая пластичность не использовалась.