Warum ist die Parabolantenne von Sentinel 3B mit metallisierter Folie umwickelt?

Fast jedes Mal, wenn Sie einen Satelliten sehen, sehen Sie diese glänzenden Abdeckungen. Das sind fast immer Thermodecken, und meistens sind es Decken, die als MLI (Multi-Layer Insulation) bekannt sind. Das MLI-Design ist spezifisch für die Mission und die erwartete Umgebung. Ich würde davon ausgehen, dass die SRAL-Schüssel groß genug ist, um sich durch thermische Effekte erheblich zu verformen (höchstwahrscheinlich beim Übergang von Sonne zu Schatten oder umgekehrt ). Sie sehen die großen COMMs-Gerichte auf den abgedeckten interplanetaren Sonden nicht (würde ich vermuten), da thermische Effekte nicht wichtig sind, wenn Sie so weit von der Sonne entfernt sind. Eines der visuell charakteristischen Merkmale der Apollo-Mission war dieser glänzende goldene Film, den Sie auf dem Lander sehen, der ebenfalls MLI war .

Für das SRAL-Instrument auf Sentinel 3 wurde die Schüssel mit MLI bedeckt .

Einige Beispiele:

1. Radomdecke von MAVEN . Auf der Seite mars.nasa.gov/resources MAVEN High-Gain Antenna With Radome gibt es ein Foto und eine tolle Erklärung. Hier ist der erste Absatz:

   Für eine optimale Leistung ist es wichtig, dass die High-Gain-Antenne eine konstante Temperatur aufrechterhält, während das Raumschiff großen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, weil es der Sonne oder der Sonnenfinsternis hinter dem Mars ausgesetzt ist. Um einen konstanten Temperaturbereich aufrechtzuerhalten, bedeckt eine Radomdecke die große Antenne. Ähnlich wie das Abdeckmaterial, das das Raumfahrzeug bedeckt, besteht das Radom aus einer sehr dünnen germaniumbeschichteten schwarzen Kaptonfolie .

   

2. JUNO-Raumsonde: von der NASA Goddard ppt Charge Dissipation in Germanium-Coated Kapton Films at Cryogenic Temperatures

   Die Vorderseite des HGA ist mit Ge / Kapton 100CB beklebt.

   High-Gain-Antenne (HGA): Ge-beschichtetes Kapton 100CB Thermal SLI Blanket Cover

   

@ Daves ausgezeichnete Antwort hat das Rätsel für mich gelöst. Es ist Germanium! Nicht genau ein Metall, sondern ein Halbleiter.

(ein bisschen) Die Physik:

Metalle haben eine hohe Dichte an freien Ladungsträgern, die man sich als Plasma vorstellen kann. Die Plasmafrequenz von Metallen liegt normalerweise im Ultravioletten (mit Ausnahme von Born & Wolf; Alkalimetalle transparent für UV? Cäsium transparent für blau? ), was bedeutet, dass jede elektromagnetische Welle unterhalb der Plasmafrequenz schnell absorbiert und wieder emittiert wird (phantasievolle Wörter für vom Metall "reflektiert"). Genauso wie die Ionosphäre der Erde HF-Frequenzen und niedrigere Frequenzen reflektiert, aber die meisten VHF- und höheren Frequenzen durchlässt, würde ein metallisierter Film, der sichtbares Licht und Infrarotlicht (Wärme) reflektiert, auch die gesamte HF-Strahlung reflektieren; alles unterhalb der Plasmafrequenz.

Ich werde es hier nicht tun, aber wenn Sie eine Dichte von einem Elektron pro Atom und eine effektive Masse einsetzen$m^*$Beispielsweise für Aluminium sollten Sie eine Plasmafrequenz im UV erhalten.

Aber Halbleiter funktionieren hier anders . Während sie eine niedrige freie Ladungsträgerdichte haben können, kann diese für reines oder intrinsisches Germanium bei Raumtemperatur etwa 1E+13/cm^3 betragen, viel weniger bei niedrigeren Temperaturen. Vergleichen Sie das mit der Anzahldichte von Atomen in Germanium (4,6E+22) und Sie können sehen, dass die freien Ladungsträger nur ein sehr schlechtes Metall und einen lausigen Leiter mit hohem Widerstand ergeben.

Zitieren des Wikipedia-Artikels zum Skin-Effekt :

Bei sehr schlechten Leitern steigt jedoch bei ausreichend hohen Frequenzen der Faktor unter dem großen Radikal an. Bei Frequenzen viel höher als$1/\rho \epsilon$Es lässt sich zeigen, dass die Hauttiefe sich einem asymptotischen Wert nähert, anstatt weiter abzunehmen:

Diese Abweichung von der üblichen Formel gilt nur für Materialien mit eher geringer Leitfähigkeit und bei Frequenzen, bei denen die Vakuumwellenlänge nicht viel größer ist als die Skin-Tiefe selbst. Beispielsweise ist Bulk-Silizium (undotiert) ein schlechter Leiter und hat eine Hauttiefe von etwa 40 Metern bei 100 kHz (λ = 3000 m). Da die Frequenz jedoch bis weit in den Megahertzbereich angehoben wird, unterschreitet seine Skintiefe nie den asymptotischen Wert von 11 Metern. Die Schlussfolgerung ist, dass bei schlechten Massivleitern wie undotiertem Silizium der Skin-Effekt in den meisten praktischen Situationen nicht berücksichtigt werden muss:* Jeder Strom wird unabhängig von seiner Frequenz gleichmäßig über den Querschnitt des Materials verteilt.

Aber die nützliche optische Eigenschaft für ein Radom ist der Schutz vor Erwärmung durch Sonnenlicht, und deshalb müssen wir uns die optischen Eigenschaften von Halbleitern und insbesondere ihre Bandlücken ansehen, und das ist ein Pferd anderer Farbe . Bei elektromagnetischer Strahlung, bei der die Energie der Photonen über der Bandlücke liegt, können die Photonen absorbiert und in Form eines freien Ladungsträger-Loch-Paares in innere Energie umgewandelt werden. In der Photovoltaik fangen wir das als elektrischen Strom ein, sonst wird es zu Wärme.

Bei Materialien, die allgemein als Halbleiter bekannt sind, wie Silizium und Germanium, werden Bandlückenenergien mit dem nahen Infrarot in Verbindung gebracht. Für Wellenlängen, die länger als etwa 1 Mikrometer bzw. 2 Mikrometer für Silizium und Germanium sind, sind sie nahezu transparent . Optische Fenster und Linsen werden aus Silizium und Germanium für IR-Bildgebungssysteme hergestellt, wo Glas zu absorbierend wäre.

Das mit Germanium beschichtete Kapton würde also fast die gesamte Leistung der einfallenden Sonnenstrahlung im sichtbaren und nahen IR absorbieren, aber aufgrund seines hohen Eigenwiderstands nicht viel von der einfallenden oder ausgehenden HF absorbieren.

Hier ist noch eine, und wieder ist es eine mattgraue, nicht glänzende Aluminisierung, also wahrscheinlich mehr Germanium. Diesmal ist es Dawn ( Quelle ).