강철은 초월 공간에서 어떻게 열화됩니까?
2020 년 지구 근처로 돌아 오는 1966 Centaur 부스터의 신원을 확인하기 위해 NASA 는 몇 가지 분광학 관찰을 수행했습니다. 그들은 부스터가 "가혹한"공간에서 54 년을 보냈기 때문에 지구상에서 동일한 금속 (301 스테인리스 스틸)의 것과 일치하지 않았습니다. 그러나 그들은 지구 근처에 머물렀던 유사한 1971 년 부스터의 관측과 더 밀접하게 일치했습니다.
강철의 스펙트럼 특성이 어떻게 / 왜 변경 되었습니까? 화학 반응보다는 방사선에 관한 것입니까? 가열 / 냉각주기? 미량 탄소와 질소의 탈기?
금속을 포함하는 소행성과 혼동 될 정도로 너무 많이 바뀌 었나요? 어떤 종류와 어떤 조건에서든 고 크롬강은 우리가 볼 수있는 일반적인 니켈-철 재료와는 상당히 다릅니다.
(부록 : 이로 인해 스테인리스 강이 10 년 이상 긴 임무에 적합하지 않습니까?)
답변
스펙트럼 데이터는 단단한 진공에 노출 된 몇 원자 두께의 물질 표면에서 나왔습니다. 태양풍에는 많은 물질의 이온이 있습니다. 그것은 대부분 수소이며, 이온 으로서는 단지 양성자입니다. 또는 수소 원자. 어느 쪽이든 반응 할 수 있습니다. 태양풍은 에너지가 많지는 않지만 산소와 질소와 같은 소량의 다른 원소와이 경우 헬륨 이온 인 알파 입자를 포함합니다.
수소는 스테인리스 강의 철과 크롬, 니켈과 탄소 사이에 들어가서 약화되는 취성을 유발할 수있을 정도로 매우 작습니다 (이것이 수소 파이프 라인이 일반적이지 않은 이유입니다). 물질의 특성을 변경하는 것은 스펙트럼을 변경하고 표면 반응이나 수집과 동일하지 않은 태양풍의 장기적인 영향을 나타낼 수도 있습니다.
충분한 시간이 주어지면 태양풍이 변색되거나 어떤 식 으로든 강철 표면에 화학적 영향을 미칩니다. 또한 극심한 가열 및 냉각주기는 원자 이동으로 강철 구조를 변경할 수도 있습니다.
빛은 처음 몇 개의 원자 층에서만 새로운 금속 표면과 상호 작용합니다. 금속을 "금속"으로 만드는 것은 매우 높은 전자 밀도이며, 우리는 그 전자 "플라즈마"가 높은 플라즈마 주파수를 가지고있어 빛이 모든 파장에 의해 역방향으로 재 방사되기 전에 거의 파장의 작은 부분을 통과하지 못한다고 생각할 수 있습니다. 입사 전기장과 함께 진동하는 전자.
Wikipedia의 스킨 효과를 참조하십시오 . 아래 플롯에서 우리는 1MHz의 무선 주파수에서도 전자기파의 필드가 304 스테인리스 스틸의 매끄럽고 광택있는 표면 에 입사 할 때 단 10 마이크론에서 1 / e 감소 한다는 것을 알 수 있습니다 (301은 비슷한). 그것은$1/ \sqrt{f}$따라서 600nm 또는 5E + 14Hz의 적색광의 경우 해당 선은 약 1 옹스트롬에 도달합니다. 미세한 플라즈마 밀도 효과와 다른 장점을 고려해야하기 때문에 그렇게 할 수는 없지만 제대로 작동합니다. 더 정확한 답을 원한다면 복잡한 굴절률 을 찾아야합니다. $n + ik$ 감쇠 계수를 계산합니다.
- 예 : https://refractiveindex.info/?shelf=3d&book=metals&page=iron
하지만 나는 탈선
로켓 우주선의 표면은 발사 전에도 원자 적으로 매끄러운 표면이 아니기 때문입니다. 스테인리스 스틸의 경우에도 표면에 일부 오염 물질이 흡착되고 일부 불순물이 산화되며 실제 표면의 "구석 구석"은 파장에 따라 산란 효과가 있습니다.
50 년 동안 깊은 공간에 넣어 및 micrometeorites의 효과는 표면을 수정하고 자외선 및 하전 입자와 태양으로부터 중립의 연속 공격의 것으로는 이식 및 수정 한 것입니다 상단 몇 수십 나노 미터를 훨씬 표면의 전자 구조와 광학적 반응을 지구에 남아있는 스테인리스와 매우 다르게 만드는 것입니다.
여기에 작동 개념
태양풍이 영향을 미치는 거의 모든 것입니다.
이것은 304 스테인레스 스틸의 구조적 특성에 영향을 미치지 않습니다.
만약 그것이 전면 망원경 거울이거나 심지어 1 밀리미터 이하의 전파 망원경 용 접시라면, 그것은 광학적으로 중요 할 것이지만 구조적 으로 는 아닙니다.
Wikimedia의 파일 Skin_depth_by_Zureks.png