Почему параболическая антенна Sentinel 3B обернута металлизированной пленкой?

Почти каждый раз, когда вы видите спутник, вы видите эти блестящие крышки. Это почти всегда тепловые одеяла, и в большинстве случаев это одеяла, известные как MLI (многослойная изоляция). Дизайн MLI специфичен для миссии и ожидаемой среды. Я бы предположил, что тарелка SRAL достаточно велика, чтобы значительно деформироваться от теплового воздействия (скорее всего, при переходе от солнца к тени или наоборот ). Вы не видите большие тарелки COMM на закрытых межпланетных зондах (я предполагаю), потому что тепловые эффекты не важны, когда вы находитесь так далеко от Солнца. Одной из визуальных отличительных особенностей миссии «Аполлон» была блестящая золотая пленка, которую вы видите в посадочном модуле, которая также была MLI .

Для прибора SRAL на Sentinel 3 тарелка была покрыта MLI .

Некоторые примеры:

1. Одеяло обтекателя MAVEN . На странице mars.nasa.gov/resources Антенна с высоким коэффициентом усиления MAVEN с обтекателем есть фотография и отличное объяснение. Вот первый абзац:

   Для оптимальной работы важно, чтобы антенна с высоким коэффициентом усиления поддерживала постоянную температуру, в то время как космический корабль испытывает большие колебания температуры из-за воздействия Солнца или во время затмения за Марсом. Для поддержания постоянного температурного диапазона большую антенну закрывает обтекатель. Подобно защитному материалу, который покрывает космический корабль, обтекатель сделан из очень тонкой черной пленки Kapton с германиевым покрытием .

   

2. Космический корабль JUNO: из статьи NASA Goddard ppt Рассеивание заряда в каптоновых пленках с германиевым покрытием при криогенных температурах

   Передняя часть HGA покрыта Ge/Kapton 100CB.

   Антенна с высоким коэффициентом усиления (HGA): термоодеяло Kapton 100CB с геопокрытием SLI

   

Отличный ответ @Dave разгадал для меня загадку. Это германий! Точно не металл, а полупроводник.

(немного) Физика:

Металлы имеют высокую плотность свободных носителей, которые можно рассматривать как плазму. Плазменная частота металлов обычно находится в ультрафиолетовом диапазоне (за исключением Born & Wolf; щелочные металлы, прозрачные для УФ? Цезий, прозрачный для синего? ), что означает, что любая электромагнитная волна ниже плазменной частоты будет быстро поглощаться и повторно излучаться (причудливые слова для «отражается» металлом). Точно так же, как ионосфера Земли, отражающая ВЧ частоты и более низкие, но пропускающая большую часть УКВ и выше, металлизированная пленка, отражающая видимый свет и инфракрасный свет (тепло), также будет отражать все радиочастотное излучение; все, что ниже плазменной частоты.

Я не буду этого делать здесь, но если вы подставите плотность одного электрона на атом и эффективную массу$m^*$например, для алюминия вы должны получить плазменную частоту в УФ.

Но полупроводники здесь работают по-другому . Хотя они могут иметь низкую плотность свободных носителей, для чистого или собственного германия она может составлять около 1E+13/см^3 при комнатной температуре и намного меньше при более низких температурах. Сравните это с числовой плотностью атомов в германии (4,6E+22), и вы увидите, что свободные носители представляют собой очень плохой металл и паршивый проводник с высоким сопротивлением.

Цитирование статьи Википедии о скин-эффекте :

Однако в очень плохих проводниках на достаточно высоких частотах увеличивается коэффициент под большим радикалом. На частотах, значительно превышающих$1/\rho \epsilon$можно показать, что глубина скин-слоя не продолжает уменьшаться, а приближается к асимптотическому значению:

Это отклонение от обычной формулы применимо только к материалам с довольно низкой проводимостью и на частотах, где длина волны в вакууме ненамного больше, чем сама глубина скин-слоя. Например, объемный кремний (нелегированный) является плохим проводником и имеет толщину скин-слоя около 40 метров на частоте 100 кГц (λ = 3000 м). Однако по мере увеличения частоты до мегагерцового диапазона глубина ее скин-слоя никогда не падает ниже асимптотического значения 11 метров. Вывод состоит в том, что в плохих твердых проводниках, таких как нелегированный кремний, в большинстве практических ситуаций не нужно учитывать скин-эффект: любой ток равномерно распределяется по поперечному сечению материала независимо от его частоты.

Но полезным оптическим свойством обтекателя является защита от нагревания солнечным светом, и поэтому мы должны смотреть на оптические свойства полупроводников , а конкретно на их ширину запрещенной зоны, а это конь другого цвета . Для электромагнитного излучения, где энергия фотонов превышает ширину запрещенной зоны, фотоны могут поглощаться и преобразовываться во внутреннюю энергию в виде пары свободных носителей и дырок. В фотогальванике мы улавливаем это как электрический ток, иначе оно становится теплом.

Для материалов, известных как полупроводники, таких как кремний и германий, ширина запрещенной зоны связана с ближним инфракрасным диапазоном. Для длин волн больше, чем примерно 1 микрон и 2 микрона для кремния и германия соответственно, они почти прозрачны . Оптические окна и линзы сделаны из кремния и германия для систем ИК-изображения, где стекло слишком поглощает свет.

Таким образом, каптон с германиевым покрытием будет поглощать почти всю мощность входящего солнечного излучения в видимом и ближнем ИК-диапазоне, но из-за своего высокого собственного сопротивления не будет поглощать большую часть входящего или исходящего радиочастотного излучения.

Вот еще, и опять тускло-серый не блестящий алюминий, так что наверное больше германия. На этот раз это Dawn ( источник ).