Bahan Isolasi Termal Ajaib - Aerogel

Permukaan Mars jauh lebih dingin daripada Bumi, dengan suhu minimum di bawah -100 °C. Dalam lingkungan bersuhu rendah seperti itu, bagaimana rover memecahkan masalah isolasi termal?

Bahkan, pesawat ruang angkasa di orbit Bumi dan probe di permukaan bulan juga dihadapkan dengan lingkungan suhu yang keras. Untuk menjaga peralatan pesawat ruang angkasa bekerja di lingkungan suhu yang relatif nyaman, umumnya dengan mengenakan pada pesawat ruang angkasa semacam isolasi yang disebut komponen isolasi termal multi-layer "Pakaian" sehingga pesawat ruang angkasa tidak akan terpengaruh apakah lingkungan eksternal dingin atau panas.

Namun, komponen isolasi termal multi-layer memiliki kinerja isolasi termal yang baik hanya dalam ruang hampa. Dalam lingkungan gas karbon dioksida sekitar 800Pa di permukaan Mars, efek isolasi termalnya hilang. Itu sebabnya rover perlu diisolasi dengan aerogel.

Aerogel adalah bahan padat nanopori di mana media dispersi adalah gas, dan partikel koloid atau molekul polimer digabungkan ke dalam struktur jaringan. Diameter partikel dasar dari struktur jaringan aerogel adalah 1-20 nm, dan ukuran pori adalah 1-100 nm. Karena ukuran pori dalam material lebih kecil dari jalur bebas rata-rata molekul udara, konveksi gas dapat ditekan secara efektif.

Jadi, apa yang ajaib dari aerogel?

1) Kinerja isolasi termal yang baik

Konduktivitas termal PTFE yang digunakan untuk isolasi termal adalah 0,27W / (m • K), sedangkan konduktivitas termal nano-aerogel umumnya 0, 02W / (m • K), yang hanya 1/13 dari PTFE. . Ini karena gas karbon dioksida stagnan di celah-celah kecil di atmosfer Mars, sehingga perpindahan panas konvektif tidak dapat dikembangkan. Struktur mikro aerogel relatif tipis, dan jalur perpindahan panasnya panjang, yang mengurangi kapasitas konduksi panas. Oleh karena itu, bahan nano-aerogel densitas rendah adalah bahan isolasi termal terbaik untuk sistem kontrol termal rover Mars.

(2) Ringan

Kepadatan besi adalah 7800kg/m3, yang berarti bahwa 1 meter kubik besi memiliki berat 7,8 ton; kepadatan udara adalah 1,29kg/m3, yang berarti bahwa 1 meter kubik udara memiliki berat 1,29 kilogram. Kepadatan aerogel yang digunakan oleh rover Mars adalah 30kg/m3, yaitu sekitar 23 kali lipat dari udara. Selama produksi aerogel, cairan dalam gel digantikan oleh gas, membentuk banyak lubang dan sel struktural, sehingga kepadatannya sangat rendah.