Wie verschlechtert sich Stahl im translunaren Raum?

Die Spektraldaten stammen von der Oberfläche des nur wenige Atomlagen dicken Materials, das einem harten Vakuum ausgesetzt ist. Der Sonnenwind hat Ionen vieler Materialien. Es ist meistens Wasserstoff, der als Ion nur ein Proton ist. Oder Wasserstoffatome. Beide können reagieren. Der Sonnenwind ist nicht sehr energiereich, enthält jedoch geringe Mengen anderer Elemente wie Sauerstoff und Stickstoff sowie Alphateilchen, die in diesem Fall nur Heliumionen sind.

Wasserstoff ist so klein, dass er zwischen Eisen und Chrom und Nickel und Kohlenstoff von Edelstahl rutschen und unter anderem eine Versprödung verursachen kann, die ihn schwächt (weshalb Wasserstoffleitungen nicht üblich sind). Dinge, die die Eigenschaften eines Materials verändern, verändern sein Spektrum und können auch einen langfristigen Effekt durch den Sonnenwind zeigen, der nicht dasselbe ist wie Oberflächenreaktionen oder Ansammlungen.

Bei ausreichender Zeit sollte der Sonnenwind die Oberfläche von Stahl anlaufen oder auf irgendeine Weise chemisch beeinflussen. Auch die extremen Erwärmungs- und Abkühlungszyklen können die Stahlstruktur durch Atommigration verändern.

Licht interagiert mit frischen Metalloberflächen nur in den ersten paar Atomlagen. Was Metalle zu „Metallen“ macht, ist die sehr hohe Elektronendichte, und wir können uns vorstellen, dass dieses Elektronen-„Plasma“ eine so hohe Plasmafrequenz hat, dass das Licht kaum einen winzigen Bruchteil einer Wellenlänge durchdringt, bevor es von all diesen zurückgestrahlt wird Elektronen schwingen zusammen mit dem einfallenden elektrischen Feld.

Siehe Skin-Effekt von Wikipedia . Im Diagramm unten können wir sehen, dass selbst bei einer Hochfrequenz von 1 MHz die Felder einer elektromagnetischen Welle in nur 10 Mikrometern um 1/e abgefallen sind, wenn sie auf eine glatte, polierte Oberfläche aus Edelstahl 304 (wir können davon ausgehen, dass es sich bei 301 handelt ) einfallen ähnlich). Es fällt wie$1/ \sqrt{f}$Für rotes Licht von 600 nm oder 5E + 14 Hz würde diese Linie also etwa 1 Angström erreichen. Wir können das nicht tun, weil wir mikroskopische Plasmadichteeffekte und andere Leckereien berücksichtigen müssen, aber es funktioniert ungefähr richtig. Wenn wir eine genauere Antwort wollten, müssten wir den komplexen Brechungsindex nachschlagen $n + ik$und berechnen Sie dann den Dämpfungskoeffizienten.

• zB https://refractiveindex.info/?shelf=3d&book=metals&page=iron

Aber ich schweife ab

denn die Oberfläche eines Raketenschiffs ist auch vor dem Start keine atomar glatt polierte Oberfläche. Selbst bei Edelstahl werden einige Verunreinigungen an der Oberfläche adsorbiert und einige der Verunreinigungen werden oxidiert, diese "Ecken und Ritzen" realistischer Oberflächen haben wellenlängenabhängige Streueffekte.

Legen Sie es für 50 Jahre in den Weltraum, und die Auswirkungen von Mikrometeoriten werden die Oberfläche modifizieren, und die von ultraviolettem Licht und der kontinuierliche Ansturm geladener Teilchen und neutraler Teilchen von der Sonne haben die Oberfläche so sehr implantiert und modifiziert, dass sie mehrere zehn Nanometer beträgt um die elektronische Struktur und die optische Reaktion ganz anders zu machen als Edelstahl, der auf der Erde geblieben ist.

Das operative Konzept hier

ist "die oberen paar zehn Nanometer", was so ziemlich alles ist, was der Sonnenwind bewirken wird.

Dies hat keine Auswirkung auf die strukturellen Eigenschaften von Edelstahl 304.

Wenn es ein Vorderflächen-Teleskopspiegel oder sogar eine Schüssel für ein Submillimeter-Radioteleskop wäre, wäre es optisch wichtig , aber nicht strukturell.

Wikimedias Datei Skin_depth_by_Zureks.png