Космічним обсерваторіям перешкоджає вода, яка походить з поверхні Землі

Дослідники встановили причину швидкої деградації приладів космічних зондів, призначених для дослідження Сонця.

Обсерваторія сонячної динаміки НАСА і Європейська обсерваторія SOHO зіткнулися з однаковою проблемою: вже через кілька місяців значно знижувалася якість роботи приладів, призначених для вивчення екстремального ультрафіолетового випромінювання. Група дослідників під керівництвом Національного інституту стандартів і технологій США встановила, що швидка деградація приладів пов’язана з краплями води на поверхні дзеркал.

Фільтри для роботи з екстремальним ультрафіолетом зроблені з алюмінію. Такі поверхні зазвичай покриті шаром оксиду, який виникає, коли атоми кисню зв’язуються з атомами алюмінію. Ультрафіолетове світло збільшує швидкість окислення, викликаючи утворення додаткових шарів оксиду. При збільшенні кількості окисленого металу фільтр затуманюється і перестає пропускати світлові хвилі, які він повинен відстежувати.

Деградація фільтрів для екстремального ультрафіолету, які використовували в космосі. Зображення: Ендрю Джонс/LASP

У космосі фактично відсутній вільний кисень, тому при проектуванні космічних обсерваторій дослідники не брали окислення в розрахунок. Проте серія експериментів показала, що наявність водяної пари на поверхні грає ту ж роль: при постійному впливі ультрафіолету молекули води розпадаються, а атоми кисню зв’язуються з алюмінієм.

Дослідники також встановили, що вода потрапляє на телескопи разом з теплозахисними матеріалами, які оберігають окремі компоненти космічних апаратів від екстремально низьких температур. Вони виготовлені з шарів тонкого листа поліетилентерефталату (ПЕТ), покритого світловідбиваючим металом.

Цей пластик поглинає і утримує воду з атмосфери в процесі виготовлення і використання на Землі. На орбіті, коли на нього потрапляє сонячне тепло, він починає випаровувати воду, краплі якої осідають на алюмінієвих поверхнях, викликаючи їх руйнування. Дослідники вважають, що відкриття процесу руйнування допоможе продовжити термін служби інструментів майбутніх космічних місій.