Зачем ставить хром на заднюю сторону этого солнечного паруса, разработанного JPL?

Эта презентация JPL 2013 г. Архитектура побега из Солнечной системы для революционной науки Март 2013 г. Конференция NIAC Фаза 1: 2012–2013 гг. Автор: Джефф Носанов Соисполнители: д-р Дэниел Гребоу, д-р Брайан Триз, Джон Уэст, д-р Генри Гарретт нашли в этом комментарий показывает предлагаемый корабль с солнечным парусом, способный достичь гелиопаузы.

Траектория включает относительно близкий пролет Солнца, чтобы максимизировать импульс от солнечного света .

Я заметил, что аннотации к изображению корабля на странице 20 показывают, что «передняя» или обращенная к солнцу сторона паруса будет покрыта алюминием для максимальной отражательной способности, а задняя сторона будет покрыта хромом для максимальной излучательной способности.

Вопросы:

  1. Какова важность высокой излучательной способности в этом приложении?
  2. Почему блестящий металл, такой как хром, имеет высокий коэффициент излучения?

введите описание изображения здесь

Возможно, это не металлический хром, а оксид хрома (IV) от коричневого до черного цвета.
Блеск определенно не является желаемой характеристикой, когда речь идет об увеличении коэффициента излучения. «Хороший отражатель — плохой излучатель». Очевидно, это очень тонкая пленка металлического хрома, а не оксида хрома. Тонкие металлические пленки обладают довольно причудливыми эффектами, которые могут сильно зависеть от частоты. Здесь цель состоит в том, чтобы максимизировать излучательную способность в тепловом инфракрасном диапазоне.
Высокий коэффициент излучения означает, что он не блестит. (хотя что-то с низкой отражательной способностью, но с глянцевым металлическим внешним видом может все же казаться несколько блестящим).
@ikrase Я знаю, что это значит, но, имея личный опыт испарения тонких слоев хрома и будучи достаточно взрослым, чтобы помнить, когда у автомобилей были хромированные бамперы, зеркала и дверные ручки, я знаю, что хром действительно блестит, как и большинство металлов, по крайней мере, в видимый диапазон.
@Uwe У меня есть подозрение, что ты прав, см. комментарии

Ответы (1)

1) Ответить просто - избавиться от жары. Алюминий имеет отражательную способность около 90% в диапазоне длин волн менее 1000 нм. При перигелии 0,2 а.е. общая мощность Солнца составляет около 30 кВт/м², из которых около 2 кВт/м² поглощается парусом. Избавиться от этого помогает большой коэффициент излучения.

2) Массивный хром имеет коэффициент излучения около 0,3 в ИК-диапазоне, что не так уж плохо и является одним из «самых неблестящих» металлов. Здесь мы говорим об очень тонком покрытии из хрома, всего несколько десятков нанометров. Это намного меньше длины волны инфракрасного излучения, поэтому они по-разному ведут себя с объемными материалами. Эти тонкие слои металлов часто имеют гораздо большую излучательную способность. Я нашел значения около 70% в некоторых источниках, хотя и не в подробном исследовании:

[1] Solar Sailing: Technology, Dynamics and Mission Applications, Колин Р. Макиннес утверждает, что 0,64. [2] Space Sailing, Джером Л. Райт утверждает, что 0,63–0,73

Интересный ответ. Можете ли вы предоставить некоторые из упомянутых источников?
Это определенно нуждается в подтверждении высокого коэффициента теплового излучения тонкого слоя хрома. Кроме того, не позволит ли он немного окислиться, существенно повысит излучательную способность?
Интересно, что после проверки чисел в некоторых случайных таблицах из результатов поиска значения действительно колеблются от 0,05 до 0,3, и, где указано, более высокие температуры соответствуют более высоким значениям. Я не знаю, означает ли это, что излучательная способность выше на пиковых длинах волн излучения черного тела при повышенных температурах, или оно просто окисляется в воздухе при нагревании. В производстве полупроводников заготовки фотошаблонов обычно имеют оксидный слой поверх слоя хромового травления для получения антиотражающего покрытия photo-sciences.com/binary-photomask для создания оптического рисунка.
случайные интернет-таблицы: 1 , 2 , 3
@uhoh Не ищите общие свойства материала. Тонкие слои — это совсем другое.
@asdfex да, я еще не знаю, где искать, но было бы хорошо где-нибудь найти источник.
У меня есть копия Справочника по тепловому контролю космического корабля, и там есть два материала, перечисленных с хромом: Хром, осажденный из паровой фазы, на стекле: альфа = 0,56, eps = 0,17 Хром, осажденный из паровой фазы, на каптоне толщиной 5 мил: альфа = 0,57, eps = 0,24 Эти значения были бы получены из другого источника, не указанного в списке, и, конечно, ожидается некоторое различие между этим значением из справочника и тем, что может быть применено на самом деле.
@aranedain Отложение паров, по-видимому, относится к толщине 10-50 мкм. Это уже не считается тонкой пленкой. Даже каптоновая основа для предлагаемого паруса в 20-100 раз тоньше.
Зачем ставить хром на заднюю сторону этого солнечного паруса, разработанного JPL?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v