अंतरिक्ष यान थर्मल नियंत्रण में एल्यूमिनियम फ़ॉइल: ग्रेड, गेज और एमएलआई अभ्यास

एल्युमीनियम फ़ॉइल अंतरिक्ष यान थर्मल नियंत्रण पर हावी क्यों है?

एक अंतरिक्ष यान अवशोषित सौर प्रवाह और उत्सर्जित अवरक्त विकिरण के बीच संतुलन को नियंत्रित करके तापमान का प्रबंधन करता है। एक साफ एल्यूमीनियम सतह कम सौर अवशोषण को बहुत कम अवरक्त उत्सर्जन के साथ जोड़ती है, इसलिए केवल कुछ माइक्रोमीटर मोटी पन्नी नगण्य द्रव्यमान पर एक प्रभावी विकिरण अवरोधक के रूप में व्यवहार करती है। पतली एल्यूमीनियम पन्नी और धातुकृत पॉलिमर फिल्म की 10 से 30 वैकल्पिक परतों से निर्मित बहु-परत इन्सुलेशन (एमएलआई) कंबल उपकरण बे, प्रणोदक लाइनों और क्रायोजेनिक टैंकों के लिए मानक समाधान हैं, जहां एक बिना ढाल वाली सतह अन्यथा 4 K पृष्ठभूमि की ओर तेजी से गर्मी विकीर्ण कर सकती है।

उसी फ़ॉइल का उपयोग एक अलग तत्व के रूप में भी किया जाता है: तैनाती योग्य संरचनाओं पर एक सूर्य ढाल के रूप में, केबल हार्नेस पर एक आवरण के रूप में, और कम पृथ्वी की कक्षा में एक परमाणु -ऑक्सीजन अवरोधक के रूप में। प्रत्येक मामले में सामग्री का चयन सतह भौतिकी और स्वच्छता के लिए किया जाता है, न कि भार वहन करने के लिए।

फ़्लाइट हार्डवेयर में प्रयुक्त मिश्र धातु ग्रेड और टेम्पर्स

थर्मल नियंत्रण फ़ॉइल लगभग विशेष रूप से 1xxx श्रृंखला से तैयार किया गया है, जहां उच्च एल्यूमीनियम शुद्धता प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य ऑप्टिकल गुण और कम अस्थिर सामग्री देती है। नीचे दी गई तालिका आम तौर पर अंतरिक्ष कार्य के लिए उद्धृत ग्रेडों का सारांश प्रस्तुत करती है।

उड़ान गेज सामान्यतः 0.006 मिमी और 0.100 मिमी के बीच आते हैं। लगभग 0.010 मिमी से नीचे पन्नी को केवल अस्थायी वाहक के साथ संभाला जाता है, क्योंकि पिनहोल और किनारे के आंसू ताकत के बजाय सीमित कारक बन जाते हैं। 0.100 मिमी से ऊपर के घटक को आमतौर पर शीट के रूप में पुनर्वर्गीकृत किया जाता है और इसके बजाय प्लेट या शीट मानक के विरुद्ध निर्दिष्ट किया जाता है।

एमएलआई निर्माण और ऑप्टिकल गुण

एक पॉलिश, ऑक्साइड मुक्त एल्यूमीनियम सतह आमतौर पर 0.03 से 0.05 रेंज में अवरक्त उत्सर्जन दिखाती है, जबकि सौर अवशोषण 0.1 के करीब बैठता है। एक कंबल का प्रदर्शन प्रत्येक परत में उस उत्सर्जन को कम रखने पर निर्भर करता है, यही कारण है कि कम -चालकता वाले स्पेसर सामग्री और नियंत्रण परत{{5}से{{6}परत संपर्क दबाव के साथ इंटरलीविंग उतना ही मायने रखता है जितना कि मिश्र धातु की पसंद।

धातुकृत निर्माणों में एल्यूमीनियम को पॉलीमाइड या पॉलिएस्टर जैसे 6 से 25 माइक्रोमीटर पॉलिमर वाहक पर वैक्यूम जमा किया जाता है, जिसमें धातु की परत केवल कुछ दसियों से कुछ सौ नैनोमीटर मोटी होती है। फिर ठोस एल्यूमीनियम फ़ॉइल परतों का उपयोग कंबल की बाहरी और आंतरिक सीमाओं के रूप में किया जाता है, जहाँ यांत्रिक मजबूती और ऑप्टिकल स्थिरता की आवश्यकता होती है। एकीकरण के दौरान क्षति से निपटने के लिए बाहरी परतों को अक्सर एक पतली सुरक्षात्मक कोटिंग दी जाती है।

आउटगैसिंग, परमाणु ऑक्सीजन और योग्यता

निर्वात में, कोई भी सामग्री जो संघनित वाष्पशील पदार्थ छोड़ती है, वह ऑप्टिकल सतहों को धुंधला कर सकती है और रेडिएटर के प्रदर्शन को ख़राब कर सकती है। पूरे उद्योग में उपयोग किया जाने वाला स्क्रीनिंग परीक्षण एएसटीएम ई595 है, जिसके लिए कुल द्रव्यमान हानि (टीएमएल) 1.0% से अधिक नहीं होनी चाहिए और एकत्रित वाष्पशील संघनित सामग्री (सीवीसीएम) बाहरी अंतरिक्ष यान सतहों पर स्वीकार की गई सामग्री के लिए 0.1% से अधिक नहीं होनी चाहिए। इन अनुप्रयोगों के लिए आपूर्ति की जाने वाली फ़ॉइल को रोलिंग स्नेहक अवशेषों के साथ बहुत कम स्तर तक नियंत्रित किया जाता है, और आमतौर पर साफ दस्ताने के साथ संभाला जाता है और सीलबंद बैग में संग्रहीत किया जाता है।

पृथ्वी की निचली कक्षा में, लगभग 7 से 8 किमी/सेकंड की गति से आने वाली परमाणु ऑक्सीजन कई पॉलिमर को नष्ट कर देती है, जबकि एल्युमीनियम एक पतला, स्व-सीमित ऑक्साइड बनाता है जो आगे के हमले को सीमित करता है। जहां मिशन प्रोफ़ाइल में परमाणु ऑक्सीजन एक्सपोज़र शामिल है, एल्यूमीनियम फ़ॉइल उन कुछ अवरोधक सामग्रियों में से एक है जिन्हें अतिरिक्त सुरक्षात्मक कोटिंग की आवश्यकता नहीं होती है।

खरीद और रूपांतरण नोट्स

फ़ॉइल को एक निर्दिष्ट गेज, चौड़ाई सहनशीलता और किनारे की स्थिति के साथ जंबो रोल या स्लिट कॉइल के रूप में ऑर्डर किया जाता है। खरीदारों को गेज और उसकी सहनशीलता, तापमान, सतह की फिनिश, महत्वपूर्ण कंबल के लिए प्रति वर्ग मीटर अधिकतम पिनहोल गिनती और वाइंडिंग के दौरान उपयोग किए जाने वाले इंटरलीविंग या सेपरेटर पेपर का उल्लेख करना चाहिए। ब्लैंकेट असेंबली के दौरान स्लिटिंग गड़गड़ाहट आँसू का एक सामान्य स्रोत है, इसलिए किनारे की गुणवत्ता को मिल डिफ़ॉल्ट अभ्यास पर छोड़ देने के बजाय खरीद क्रम में लिखा जाना चाहिए।

लेमिनेटेड कंबलों के लिए, एल्यूमीनियम परत और पॉलिमर वाहक के बीच आसंजन को नमूना आधार पर छील परीक्षण द्वारा सत्यापित किया जाता है। रोल को खोलने से पहले असेंबली क्षेत्र के तापमान के अनुसार वातानुकूलित किया जाना चाहिए, क्योंकि ठंडी फ़ॉइल अधिक आसानी से मुड़ती और सिलती है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

Q:उच्च {{0}शुद्धता वाले थर्मल {{1}नियंत्रण फ़ॉइल के लिए आमतौर पर कौन सा एल्यूमीनियम मिश्र धातु चुना जाता है?
ए: 1145 ग्रेड, 99.45% की न्यूनतम एल्यूमीनियम सामग्री के साथ, विकिरण परतों के लिए सामान्य विकल्प है, जबकि 1235 99.35% न्यूनतम पर लेमिनेटेड कंबल स्टॉक के लिए आम है।

Q:बाहरी अंतरिक्ष यान के उपयोग के लिए फ़ॉइल को किस आउटगैसिंग सीमा से गुजरना होगा?
ए: एएसटीएम ई595 के तहत स्वीकृत स्क्रीनिंग सीमाएं टीएमएल 1.0% से अधिक नहीं और सीवीसीएम 0.1% से अधिक नहीं हैं। जो सामग्रियाँ किसी भी आंकड़े से अधिक होती हैं उन्हें आम तौर पर आगे के परीक्षण के बिना अस्वीकार कर दिया जाता है।

Q:एक सामान्य एमएलआई कंबल में कितनी परतें होती हैं?
उत्तर: 10 से 30 परतों के बीच सामान्य सीमा है। सटीक गणना आवश्यक गर्मी हानि, उपलब्ध मात्रा और बड़े पैमाने पर बजट द्वारा निर्धारित की जाती है, और आमतौर पर अंगूठे के नियम के बजाय थर्मल विश्लेषण द्वारा अनुकूलित किया जाता है।

Q:क्या पृथ्वी की निचली कक्षा में परमाणु ऑक्सीजन द्वारा एल्यूमीनियम फ़ॉइल का क्षरण होता है?
उत्तर: नहीं, एल्युमीनियम एक सुसंगत ऑक्साइड फिल्म बनाने के लिए तुरंत प्रतिक्रिया करता है जो आगे के क्षरण को सीमित करता है, यही कारण है कि इसका उपयोग बाहरी बाधा के रूप में किया जाता है जहां पॉलिमर को अलग कर दिया जाएगा।

Q:फ्लाइट फ़ॉइल के लिए कौन सी गेज रेंज व्यावहारिक है?
उत्तर: अधिकांश उड़ान हार्डवेयर 0.006 मिमी और 0.100 मिमी के बीच फ़ॉइल का उपयोग करते हैं। पतली सामग्री के लिए एक अस्थायी वाहक फिल्म की आवश्यकता होती है क्योंकि ताकत के बजाय पिनहोल और दरारें, हैंडलिंग को नियंत्रित करती हैं।

Q:इस एप्लिकेशन में अवरक्त उत्सर्जन तन्य शक्ति से अधिक महत्वपूर्ण क्यों है?
ए: फ़ॉइल में कोई संरचनात्मक भार नहीं होता है; यह विकिरण को नियंत्रित करता है। इसलिए प्रदर्शन सतह के उत्सर्जन और साफ़-सफ़ाई पर निर्भर करता है, और एक अत्यधिक परावर्तक कम {{1}उत्सर्जन सतह ही गर्मी के नुकसान को कम करती है।