Warum Chrom auf der Rückseite dieses von JPL entworfenen Sonnensegels anbringen?

Diese 2013 JPL-Präsentation Solar System Escape Architecture for Revolutionary Science March 2013 Conference NIAC Phase 1: 2012-2013 by PI: Jeff Nosanov Co-Is: Dr. Daniel Grebow, Dr. Brian Trease, John West, Dr. Henry Garrett finden Sie hier Kommentar zeigt ein vorgeschlagenes Sonnensegelfahrzeug, das die Heliopause erreichen kann.

Die Flugbahn beinhaltet einen relativ nahen Vorbeiflug an der Sonne, um den Impuls des Sonnenlichts zu maximieren .

Mir ist aufgefallen, dass die Anmerkungen für das Bild des Fahrzeugs auf Seite 20 zeigen, dass die "vordere" oder der Sonne zugewandte Seite des Segels für maximales Reflexionsvermögen mit Aluminium beschichtet wäre und die Rückseite für maximales Emissionsvermögen mit Chrom beschichtet wäre.

Fragen:

  1. Welche Bedeutung hat ein hoher Emissionsgrad in dieser Anwendung?
  2. Warum sollte ein glänzendes Metall wie Chrom einen hohen Emissionsgrad haben?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Möglicherweise handelt es sich nicht um metallisches Chrom, sondern um Chrom(IV)oxid, das braun bis schwarz ist.
Glanz ist definitiv kein erwünschtes Merkmal, wenn es um die Erhöhung des Emissionsgrades geht. "Ein guter Reflektor ist ein schlechter Emitter." Dies ist offensichtlich eher ein sehr dünner Film aus metallischem Chrom als aus Chromoxid. Dünne metallische Filme haben ziemlich bizarre Effekte, die stark frequenzabhängig sein können. Hier ist das Ziel, den Emissionsgrad im thermischen Infrarot zu maximieren.
Hoher Emissionsgrad bedeutet, dass es nicht glänzt. (obwohl etwas mit geringem Reflexionsvermögen, aber einem glänzenden, metallischen Aussehen immer noch etwas glänzend erscheinen kann).
@ikrase Ich weiß, was es bedeutet, aber nachdem ich aus erster Hand Erfahrungen mit dem Verdampfen dünner Chromschichten gemacht habe und alt genug bin, um mich daran zu erinnern, als Autos verchromte Stoßstangen, Spiegel und Türgriffe hatten, weiß ich, dass Chrom tatsächlich so glänzend ist wie die meisten Metalle, zumindest in der sichtbarer Bereich.
@Uwe Ich habe eine Vermutung, dass du recht hast, siehe Kommentare

Antworten (1)

1) Ist einfach zu beantworten - um Hitze loszuwerden. Aluminium hat ein Reflexionsvermögen von etwa 90 % im Bereich unter 1000 nm Wellenlänge. Bei einem Perihel von 0,2 AE beträgt die Gesamtleistung der Sonne etwa 30 kW/m², wovon vielleicht 2 kW/m² vom Segel absorbiert werden. Ein großer Emissionsgrad hilft dabei, das loszuwerden.

2) Massives Chrom hat einen Emissionsgrad von etwa 0,3 im IR-Bereich, was nicht allzu schlecht ist und eines der "unglänzendsten" Metalle ist. Hier sprechen wir von einer sehr dünnen Chromschicht, wahrscheinlich nur wenige Dutzend Nanometer. Diese ist viel dünner als die Wellenlänge von Infrarotstrahlung, daher verhalten sie sich anders als Schüttgüter. Diese dünnen Metallschichten haben oft einen viel größeren Emissionsgrad. Ich habe in manchen Quellen Werte um die 70% gefunden, allerdings nicht in einer ausführlichen Studie:

[1] Sonnensegeln: Technologie, Dynamik und Missionsanwendungen, Colin R. McInnes behauptet 0,64. [2] Space Sailing, Jerome L. Wright behauptet 0,63 - 0,73

Interessante Antwort. Können Sie einige der genannten Quellen angeben?
Dies erfordert definitiv eine unterstützende Referenz für die hohe thermische Emissivität einer dünnen Chromschicht. Würde es den Emissionsgrad nicht wesentlich erhöhen, wenn er ein wenig oxidiert?
Interessanterweise reichen die Werte nach Überprüfung der Zahlen in einigen Zufallstabellen aus Suchtreffern tatsächlich von 0,05 bis 0,3, und wo angegeben, entsprechen die höheren Temperaturen den höheren Werten. Ich weiß nicht, ob dies bedeutet, dass der Emissionsgrad bei den Spitzenwellenlängen für Schwarzkörperstrahlung bei erhöhten Temperaturen höher ist oder ob er beim Erhitzen nur an der Luft oxidiert. Bei der Halbleiterherstellung haben Fotomasken - Rohlinge üblicherweise eine Oxidschicht auf der Chrom-Nasätzschicht für Antireflexions-Photo-Sciences.com/binary-photomask für die optische Mustererzeugung.
zufällige Internettabellen: 1 , 2 , 3
@uhoh Suchen Sie nicht nach allgemeinen Materialeigenschaften. Dünne Schichten sind eine ganz andere Sache.
@asdfex ya Ich weiß noch nicht, wo ich suchen soll, aber es wäre gut, irgendwo eine Quelle zu finden.
Ich habe eine Kopie des Spacecraft Thermal Control Handbook und dort sind zwei Materialien mit Chrom aufgeführt: Chrom, aufgedampft, auf Glas: Alpha = 0,56, EPS = 0,17 Chrom, aufgedampft, auf 5 mil Kapton: Alpha = 0,57, eps = 0,24 Diese Werte stammen aus einer anderen Quelle, die nicht aufgeführt ist, und natürlich sind einige Abweichungen zwischen diesem Handbuchwert und dem, was tatsächlich angewendet werden könnte, zu erwarten.
@aranedain Dampfabscheidung scheint sich auf eine Dicke von 10-50 µm zu beziehen. Das zählt nicht mehr als Dünnschicht. Sogar die Kapton-Basis ist für dieses vorgeschlagene Segel 20-100 mal dünner.
Warum Chrom auf der Rückseite dieses von JPL entworfenen Sonnensegels anbringen?
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