जादुई थर्मल इन्सुलेशन सामग्री - Aerogel
Mar 16, 2022
मंगल की सतह पृथ्वी की तुलना में बहुत ठंडी है, जिसका न्यूनतम तापमान -100 डिग्री सेल्सियस से नीचे है। इतने कम तापमान वाले वातावरण में, रोवर थर्मल इन्सुलेशन की समस्या को कैसे हल करता है?
वास्तव में, पृथ्वी की कक्षा में अंतरिक्ष यान और चंद्रमा की सतह पर जांच को भी कठोर तापमान वातावरण का सामना करना पड़ता है। अपेक्षाकृत आरामदायक तापमान वातावरण में काम करने वाले अंतरिक्ष यान उपकरणों को बनाए रखने के लिए, आमतौर पर अंतरिक्ष यान पर एक प्रकार का इन्सुलेशन डालकर जिसे मल्टी-लेयर थर्मल इन्सुलेशन घटक "कपड़े" कहा जाता है ताकि अंतरिक्ष यान प्रभावित न हो कि बाहरी वातावरण ठंडा या गर्म है या नहीं।
हालांकि, बहु-परत थर्मल इन्सुलेशन घटक में केवल एक वैक्यूम में अच्छा थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन होता है। मंगल ग्रह की सतह पर लगभग 800Pa के कार्बन डाइऑक्साइड गैस वातावरण में, इसका थर्मल इन्सुलेशन प्रभाव खो जाता है। यही कारण है कि रोवर को एयरोजेल के साथ अछूता करने की आवश्यकता है।
एरोजेल एक नैनोस्पोरस ठोस सामग्री है जिसमें फैलाव माध्यम गैस है, और कोलाइडल कणों या बहुलक अणुओं को एक नेटवर्क संरचना में एकत्रित किया जाता है। एयरोजेल नेटवर्क संरचना का मूल कण व्यास 1-20 एनएम है, और रंध्र का आकार 1-100 एनएम है। चूंकि सामग्री में छिद्र का आकार हवा के अणुओं के औसत मुक्त पथ से छोटा होता है, इसलिए गैस संवहन को प्रभावी ढंग से दबाया जा सकता है।
तो, aerogels के बारे में इतना जादुई क्या है?
1) अच्छा थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन
थर्मल इन्सुलेशन के लिए उपयोग की जाने वाली PTFE की थर्मल चालकता 0.27W / (m• K) है, जबकि नैनो-एयरोजेल्स की थर्मल चालकता आमतौर पर 0.02W / (m • K) है, जो पीटीएफई की तुलना में केवल 1/13 है। . ऐसा इसलिए है क्योंकि कार्बन डाइऑक्साइड गैस मंगल ग्रह के वायुमंडल में छोटे अंतराल में स्थिर है, ताकि संवहनी गर्मी हस्तांतरण विकसित नहीं किया जा सके। एरोजेल का माइक्रोस्ट्रक्चर अपेक्षाकृत पतला है, और गर्मी हस्तांतरण पथ लंबा है, जो गर्मी चालन क्षमता को कम करता है। इसलिए, कम घनत्व वाली नैनो-एयरोजेल सामग्री मंगल रोवर की थर्मल नियंत्रण प्रणाली के लिए सबसे अच्छी थर्मल इन्सुलेशन सामग्री है।
(२) हल्का वजन
लोहे का घनत्व 7800 kg/m3 है, जिसका अर्थ है कि 1 घन मीटर लोहे का वजन 7.8 टन है; हवा का घनत्व 1.29 kg/m3 है, जिसका अर्थ है कि 1 घन मीटर हवा का वजन 1.29 किलोग्राम है। मंगल रोवर द्वारा उपयोग किए जाने वाले एयरोजेल का घनत्व 30 kg/m3 है, जो हवा की तुलना में लगभग 23 गुना है। एरोजेल के उत्पादन के दौरान, जेल में तरल को गैस द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिससे बहुत सारे छेद और संरचनात्मक कोशिकाएं बनती हैं, इसलिए घनत्व बहुत कम होता है।
