Würde unlackiertes Eisen oder Stahl im Weltraum rosten?

"Rosten" oder chemisch korrekter "Oxidation" ist eine Reaktion mit Sauerstoff in der Atmosphäre. Eisen reagiert mit Sauerstoff und verwandelt sich in Eisenoxid, die rotbraune Substanz, die allgemein als "Rost" bezeichnet wird.

Im Weltraum gibt es keine Atmosphäre mit Sauerstoff, mit der man reagieren könnte, also würde kein Eisen im Weltraum rosten.

Das setzt allerdings voraus, dass es im Weltall wirklich keinen Sauerstoff gibt. Wenn sich ein Raumschiff in einer niedrigen Umlaufbahn um die Erde befindet, gibt es immer noch kleine Spuren der Atmosphäre, durch die es fliegt. Diese kleinen Spuren könnten sich an jedes Eisen binden und es rosten lassen, wenn auch viel, viel langsamer als auf Bodenhöhe. Eine weitere Sauerstoffquelle sind alle Raketentriebwerke. Die meisten Raketentriebwerke werden mit flüssigem Treibstoff und flüssigem Sauerstoff betrieben. Ein Leck des letzteren könnte Korrosion an jedem Eisen verursachen, das ihm ausgesetzt wird.

Übrigens: Die fehlende Oxidation im Vakuum hat noch einen weiteren interessanten Effekt, der Fluch oder Segen für den Weltraumbau sein kann: Es lässt sich kalt verschweißen . Reine, nicht oxidierte Metalle haben eine interessante Eigenschaft: Wenn sie sich berühren, haften sie und bilden ein einziges Stück. Das heißt, Sie könnten ein Stück Metall in zwei Teile zerbrechen, die Teile wieder zusammenfügen, und sie würden spurlos verschmelzen. Dieser Effekt ist auf der Erde nur schwer reproduzierbar, denn in dem Moment, in dem Sie ein Metallstück zerbrechen, kommt die freigelegte Stelle mit Sauerstoff in Kontakt und es bildet sich sofort eine nanoskalige Korrosionsschicht, die ein Kaltverschweißen verhindert. Aber es funktioniert in einer künstlichen reinen Vakuumumgebung.

Für den Weltraumbau könnte das ein Segen sein, weil es das Zusammenfügen großer Strukturen deutlich erleichtert. Bewegen Sie einfach zwei Träger zusammen und sie verschmelzen in dem Moment, in dem sie sich berühren. Kein Schweißen, Schrauben oder Bolzen erforderlich. Es könnte aber auch ein Fluch sein, denn es kann leicht zu versehentlichem Schweißen kommen. Alle Oberflächen, die sich berühren und wieder trennen sollen (wie mechanische Zahnräder oder Gelenke), müssen beschichtet werden, um ein versehentliches Kaltverschweißen zu vermeiden. Es könnte jedoch ausreichen, solche Teile für kurze Zeit einer Sauerstoffatmosphäre auszusetzen.

Eisen/Stahl in einer erdnahen Umlaufbahn würde aufgrund des hochreaktiven atomaren Sauerstoffs höchstwahrscheinlich irgendwann rosten. Ich habe keine Daten speziell zu Stahl (die meisten auf den Markt gebrachten Stähle sind rostfrei), aber atomarer Sauerstoff verursacht eine Erosion von Kohlenwasserstoffpolymeren, Silikonpolymeren, Aluminium und Silber. Ich möchte Ihre Aufmerksamkeit auf dieses Papier lenken , das mikroskopische Aufnahmen von Oberflächen zeigt, die AO ausgesetzt sind.

Zusammenfassung

Atomarer Sauerstoff wird in der erdnahen Orbitalumgebung (LEO) durch Photodissoziation von zweiatomigem Sauerstoff durch kurzwellige (< 243 nm) Sonnenstrahlung gebildet, die über genügend Energie verfügt, um die zweiatomige O2-Bindung von 5,12 eV in einer Umgebung zu brechen, in der die mittlere freie Weglänge liegt ausreichend lang (~ 108 Meter), dass die Wahrscheinlichkeit einer Reassoziation oder der Bildung von Ozon (O3) gering ist. Infolgedessen ist atomarer Sauerstoff zwischen 180 und 650 km Höhe die am häufigsten vorkommende Spezies. Raumfahrzeuge prallen mit ausreichender Energie auf den atomaren Sauerstoff, der in LEO vorhanden ist, um Kohlenwasserstoffpolymerbindungen aufzubrechen, was eine Oxidation und Verdünnung der Polymere aufgrund des Verlusts flüchtiger Oxidationsprodukte verursacht. Minderungstechniken, wie die Entwicklung von Materialien mit verbesserter Beständigkeit gegenüber Angriffen durch atomaren Sauerstoff sowie Schutzbeschichtungen durch atomaren Sauerstoff, wurden mit unterschiedlichem Erfolg eingesetzt, um die Haltbarkeit von Polymeren in der LEO-Umgebung zu verbessern. Atomarer Sauerstoff kann auch Silikone und Silikonverunreinigungen oxidieren, um nichtflüchtige Kieselsäureablagerungen zu erzeugen. Solche Verunreinigungen sind bei den meisten LEO-Missionen vorhanden und können eine Bedrohung für die Leistung optischer Oberflächen darstellen. Die atomare Sauerstoffumgebung von LEO, ihre Wechselwirkungen mit Materialien, Ergebnisse von Weltraumtests, Computermodellierung, Minderungstechniken und Bodenlabor-Simulationsverfahren und -probleme werden vorgestellt.

Illustration

Sie können es sehr deutlich auf diesem Bild sehen, wie hier besprochen :

   ^{Rick Mastracchio als EV1 (rote Streifen) und Mike Hopkins als EV2 (keine Streifen) verlassen die Luftschleuse während US EVA-24 (Credit: NASA)}

Es könnte ein Problem sein, wenn es sich irgendwo in der Nähe eines Oxidationsmittels befindet, beispielsweise im Inneren, und Kontakt mit atmosphärischem Sauerstoff, Treibmittel-Oxidationsmittel, von Ihren eigenen Treibmitteln hat, die vor Ihrem Weg austreten, fest auf dem Rahmen gefrieren und aufgrund von Druckmangel langsam ausgasen (Backen bei Sonneneinstrahlung), Spritzer auf den Rahmen durch stark oxidierende Verbrennungsmischungen oder ionosphärischer atomarer Sauerstoff (zB siehe hier ).

Aber es sei denn, der erforderliche Sauerstoff ist bereits in der Umgebung vorhanden oder Sie fügen ihn dort irgendwie hinzu (unwissentlich oder auf andere Weise), es würde keine Oxidation und somit keinen Rost geben. Und mit bis zu wenigen Protonen-Materieteilchen pro Kubikzentimeter im Weltraum und nur ~ 0,05 % dieser Sauerstoffatome würde es sehr lange dauern, bis sich Rost bildet. Eine Sache, die hinzugefügt werden muss, ist, dass sich Ihre Frage zwar ausdrücklich auf Eisen bezieht, bei einigen anderen Metallen wie Aluminium jedoch eine einige Atome dicke oxidierte Schicht sogar beabsichtigt sein und das Material vor weiterem Zerfall schützen kann.