Wystawienie na działanie czynników zewnętrznych w przestrzeni kosmicznej, przyspiesza starzenie się wielu materiałów. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wraz z Francuską Agencją Kosmiczną (CNES) rozpoczęła nowy projekt na Międzynarodowej Stacji Komicznej (ISS), który umożliwi badanie procesu niszczenia się różnych tworzyw w kosmosie. Projekt Bartolomeo pozwoli naukowcom z Europy zbadać bezpośrednio jak konkretne substancje erodują w przestrzeni kosmicznej.

Założenia Projektu

Bartolomeo jest komercyjną platformą, zamontowaną na zewnątrz modułu Columbus Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W ramach projektu europejscy naukowcy i inżynierowie będą mogli przetestować materiały do zastosowań kosmicznych w środowisku orbity nisko ziemskiej, korzystając z modułu „Euro Material Aging” Bartolomeo. Program pilotażowy jest skierowany do młodych lub niedoświadczonych graczy w branży kosmiczne, szczególnie do małych i średnich przedsiębiorstw oraz środowisk akademickich. ESA pokryje koszty lotu, integracji oraz analizy próbek przed i po eksperymencie.

ESA

Komputerowy model modułu Euro Material Ageing

Na kosmiczne warunki przez co najmniej sześć miesięcy wystawionych zostanie 45 próbek. Każdy badany materiał zostanie umieszczony między dwiema aluminiowymi płytami. 20 mm2 próbki pozostanie odsłonięte i narażone na działanie promieniowania, ekstremalnych temperatur, warunków próżniowych oraz kosmicznych śmieci. Po zakończeniu eksperymentu tworzywa zostaną zbadane pod kątem starzenia się materiału w kosmosie.

Czynniki przyspieszające starzenie się materiału w przestrzeni kosmicznej

Warunki panujące w przestrzeni kosmicznej w niczym nie przypominają warunków na Ziemi. Zmiany fizyczne i chemiczne, spowodowane przebywaniem tworzywa w przestrzeni kosmicznej, to przede wszystkim odbarwienia, pękanie i kruchość, wywoływane przez oddziaływanie z promieniowaniem kosmicznym i promieniowanie UV. Natomiast ciągłe przebywanie próżni prowadzi do stopniowanego “odparowywania” chemikaliów i rozpuszczalników osadzonych w materiałach. Grozi to skażeniem wrażliwych powierzchni satelitów np. soczewek instrumentów optycznych.

ESA

Obrazowe przedstawienie promieniowania kosmicznego docierającego do powierzchni satelitów.

Materiały oddziałując z wiatrem słonecznym, mogą generować ładunek elektrostatyczny. Gromadzenie ładunku w najgorszym wypadku prowadzi do wyładowania elektrostatycznego, które może spowodować utratę niektórych funkcji satelitarnych lub całych misji. Z kolei częste zmienianie położenia względem Słońca, czyli przechodzenia z pozycji nasłonecznionej do cienia, naraża materiał na ekstremalne różnice temperatur tzw. cykle termiczne. Ciągłe zmiany temperatury od 150°C do -150°C mogą powodować pękanie, nie współosiowość oraz odkształcenia tworzywa.

ESA

Srebrne interconnektory niszczejące pod wpływem oddziaływania z tlenem atomowym.

Ponadto na niskiej orbicie okołoziemskiej próbki będą oddziaływały z rodzajami tlenu, spotkanymi tylko w kosmosie. Wysoce reaktywny tlen atomowy O powstaje w górnych warstwach atmosfery, w wyniku rozpadu cząsteczek tlenu O2 na skutek interakcji z promieniowaniem UV. Tlen atomowy reaguje najsilniej z materiałami organicznymi, stopniowo je uszkadzając.

Szczegóły dotyczące udziału w projekcie

W ramach komercyjnego projektu ESA i CNES możliwe będzie zbadanie odporność różnych materiałów na kosmiczne czynniki erodujące. Takie badania pozwolą nie tylko sprawdzić żywotność tworzywa w kosmosie, ale potencjalnie mogą również przyspieszyć innowacje na Ziemi. Znalezienie lepszych materiałów budujących satelity, przyczyni się np. do rozwoju przemysłu budowniczego.

Zespoły naukowe z państw członkowskich ESA, które są zainteresowane udziałem w projekcie, mogą uczestniczyć w warsztatach online w dniu 11 czerwca. W ramach konferencji możliwe będzie zadawanie szczegółowych pytań dotyczących eksperymentu. Termin nadsyłania zgłoszeń o udział w samym projekcie upływa 17 lipca 2020 roku. Więcej informacji na temat zgłoszeń możecie znaleźć pod tym linkiem: Research Announcements

Autor

Krystyna Syty