마법의 단열재 - 에어로젤

화성의 표면은 지구보다 훨씬 차갑고 최소 온도는 -100 ° C 미만입니다. 이러한 저온 환경에서 로버는 단열 문제를 어떻게 해결합니까?

사실, 지구 궤도의 우주선과 달 표면의 탐사선도 가혹한 온도 환경에 직면 해 있습니다. 비교적 쾌적한 온도 환경에서 작동하는 우주선 장비를 유지하기 위해 일반적으로 우주선에 다층 단열 구성 요소 "옷"이라고 불리는 일종의 단열재를 착용하여 우주선이 외부 환경이 춥거나 뜨거운지 영향을받지 않도록합니다.

그러나, 다층 단열 성분은 진공에서만 양호한 단열 성능을 갖는다. 화성 표면의 약 800Pa의 이산화탄소 가스 환경에서는 단열 효과가 손실됩니다. 그래서 로버는 에어로젤로 절연되어야합니다.

에어로젤은 분산 매질이 가스이고 콜로이드 입자 또는 고분자 분자가 네트워크 구조로 응집되는 나노 다공성 고체 물질입니다. 에어로젤 네트워크 구조의 기본 입경은 1-20 nm이고, 기공 크기는 1-100 nm이다. 물질 내의 기공 크기가 공기 분자의 평균 자유 경로보다 작기 때문에, 가스 대류는 효과적으로 억제될 수 있다.

그래서, 에어로젤에 대해 그렇게 마법적인 것은 무엇입니까?

1) 좋은 단열 성과

단열재에 사용되는 PTFE의 열전도도는 0.27W / (m • K)이며 나노 에어로젤의 열전도도는 일반적으로 0.02W / (m • K)이며 이는 PTFE의 1/13에 불과합니다. . 이는 이산화탄소 가스가 화성 대기의 작은 틈새에서 정체되어 대류 열 전달이 개발 될 수 없기 때문입니다. 에어로젤의 미세 구조는 비교적 얇고 열 전달 경로가 길기 때문에 열전도 능력이 감소합니다. 따라서 저밀도 나노 에어로젤 소재는 화성 로버의 열 제어 시스템을위한 최고의 단열재입니다.

(2) 경량

철의 밀도는 7800kg / m3이며, 이는 1 입방 미터의 철의 무게가 7.8 톤임을 의미합니다. 공기의 밀도는 1.29kg / m3이며, 이는 1 입방 미터의 공기가 1.29kg임을 의미합니다. 화성 로버가 사용하는 에어로젤의 밀도는 30kg / m3이며 이는 공기의 약 23 배입니다. 에어로젤을 생산하는 동안 젤의 액체는 가스로 대체되어 많은 구멍과 구조 세포를 형성하므로 밀도가 매우 낮습니다.