Material termoizolant magic - Aerogel

Suprafața lui Marte este mult mai rece decât Pământul, cu o temperatură minimă sub -100 grade . Într-un mediu cu temperatură atât de scăzută, cum rezolvă rover-ul problema izolației termice?

De fapt, navele spațiale de pe orbita Pământului și sondele de pe suprafața lunară se confruntă, de asemenea, cu medii de temperatură aspre. Pentru a menține echipamentul navei spațiale să funcționeze într-un mediu de temperatură relativ confortabil, în general prin punerea pe navă spațială a unui fel de izolație numită componente de izolare termică multistrat „Haine”, astfel încât nava spațială să nu fie afectată dacă mediul exterior este rece sau fierbinte .

Cu toate acestea, componenta de izolare termică multistrat are performanțe bune de izolare termică numai în vid. În mediul gazos cu dioxid de carbon de aproximativ 800 Pa de pe suprafața lui Marte, efectul său de izolare termică se pierde. De aceea, roverul trebuie izolat cu aerogel.

Aerogelul este un material solid nanoporos în care mediul de dispersie este gaz, iar particulele coloidale sau moleculele de polimer sunt agregate într-o structură de rețea. Diametrul de bază al particulelor structurii rețelei de aerogel este de 1-20 nm, iar dimensiunea porilor este de 1-100 nm. Deoarece dimensiunea porilor din material este mai mică decât calea liberă medie a moleculelor de aer, convecția gazului poate fi suprimată eficient.

Deci, ce este atât de magic la aerogeluri?

1) Performanță bună de izolare termică

Conductivitatea termică a PTFE utilizat pentru izolarea termică este de {{0}}.27W/(m•K), în timp ce conductivitatea termică a nano-aerogelurilor este în general de 0.02W/(m•K), ceea ce este doar 1/13 din cea a PTFE. . Acest lucru se datorează faptului că gazul de dioxid de carbon stagnează în mici goluri din atmosfera marțiană, astfel încât transferul de căldură convectiv nu poate fi dezvoltat. Microstructura aerogelului este relativ subțire, iar calea de transfer de căldură este lungă, ceea ce reduce capacitatea de conducere a căldurii. Prin urmare, materialul nano-aerogel cu densitate scăzută este cel mai bun material de izolare termică pentru sistemul de control termic al roverului Marte.

(2) Greutate redusă

Densitatea fierului este de 7800kg/m3, ceea ce înseamnă că 1 metru cub de fier cântărește 7,8 tone; densitatea aerului este de 1,29 kg/m3, ceea ce înseamnă că 1 metru cub de aer cântărește 1,29 kilograme. Densitatea aerogelului folosit de roverul Marte este de 30 kg/m3, care este de aproximativ 23 de ori mai mare decât a aerului. În timpul producerii aerogelului, lichidul din gel este înlocuit cu gaz, formând o mulțime de găuri și celule structurale, astfel încât densitatea este extrem de scăzută.