Магични термоизолациони материјал - Аерогел

Површина Марса је много хладнија од Земље, са минималном температуром испод -100 степени. У окружењу тако ниске температуре, како ровер решава проблем топлотне изолације?

У ствари, свемирске летелице у Земљиној орбити и сонде на површини Месеца такође се суочавају са тешким температурним окружењима. Да би се одржала опрема свемирске летелице која ради у релативно угодном температурном окружењу, углавном постављањем на летелицу неке врсте изолације која се назива вишеслојне термоизолационе компоненте "одећа" тако да летелица неће бити под утицајем да ли је спољашње окружење хладно или вруће. .

Међутим, вишеслојна термоизолациона компонента има добре перформансе топлотне изолације само у вакууму. У окружењу гаса угљен-диоксида од око 800Па на површини Марса, губи се његов топлотноизолациони ефекат. Због тога је ровер потребно изоловати аерогелом.

Аерогел је нанопорозни чврсти материјал у коме је дисперзиони медијум гас, а колоидне честице или молекули полимера су агрегирани у мрежну структуру. Основни пречник честица мреже аерогела је 1-20 нм, а величина пора је 1-100 нм. Пошто је величина пора у материјалу мања од средњег слободног пута молекула ваздуха, конвекција гаса се може ефикасно потиснути.

Дакле, шта је тако магично у вези са аерогелима?

1) Добре перформансе топлотне изолације

Топлотна проводљивост ПТФЕ-а који се користи за топлотну изолацију је {{0}}.27В/(м•К), док је топлотна проводљивост нано-аерогела генерално 0,02В/(м•К), што је само 1/13 од ПТФЕ. . То је зато што гас угљен-диоксида стагнира у малим празнинама у атмосфери Марса, тако да се не може развити конвективни пренос топлоте. Микроструктура аерогела је релативно танка, а пут преноса топлоте је дугачак, што смањује капацитет проводљивости топлоте. Због тога је нано-аерогел материјал мале густине најбољи топлотноизолациони материјал за систем контроле топлоте Марсовог ровера.

(2) Мала тежина

Густина гвожђа је 7800кг/м3, што значи да је 1 кубни метар гвожђа тежак 7,8 тона; густина ваздуха је 1,29кг/м3, што значи да је 1 кубни метар ваздуха тежак 1,29 килограма. Густина аерогела који користи Марс ровер је 30 кг/м3, што је око 23 пута више од ваздуха. Током производње аерогела, течност у гелу се замењује гасом, формирајући много рупа и структурних ћелија, тако да је густина изузетно ниска.