ایرباس دیفنس اند اسپیس (Airbus Defence and Space)، انستیتوی فناوری پیشرفته و دانشگاه ساری (Surrey) انگلستان، موفق به ایجاد نانو-مانعی (nano-barrier) شده است که میتواند ماهوارههای مدار نزدیک زمین را از اشعه ماوراءبنفش و اکسیژن اتمی محافظت کند.
اکسیژن اتمی (O) زمانی ایجاد میشود که مولکولهای اکسیژن (O2) از هم جدا میشوند، این فرایند به دلیل فراوانی اشعه ماوراءبنفش در فضا آسانتر رخ میدهد. اکسیژن اتمی سپس با سطوح آلی موجود در فضاپیما واکنش داده و آنها را تخریب میکند. مهندسان ایرباس و انستیتوی فناوری پیشرفته نانو-مانع و یک سیستم رسوبگذاری سفارشی را ایجاد کردهاند که به سطح پلیمر یا مواد کامپوزیت متصل میشود و از آنها در برابر فرسایش ناشی از اکسیژن اتمی محافظت میکند.
این نانو-مانع پیشگام جدید امکان پوششی متناسب با ساختارهای پیچیده سه بعدی مانند فضاپیماها و آئینههای نوری را در فضای وسیع و بزرگ فراهم میکند. این امر خطر آلودگی و نیاز به پیچیدن ابزار با عایق چند لایه را از بین میبرد و فرصتهایی برای افزایش عملکرد ماهوارهای ایجاد میکند.
در مقالهای منتشر شده در نشریه علمی ACS Applied Interfaces Interfaces، مهندسان نشان دادند که چگونه دستهای از چند لایه را برای غلبه بر چندین مسئله که قبلاً در فضا گزارش شده بود (مانند عدم مطابقت ضریب انبساط گرمایی یا فرسایش زیربری (undercutting) سطحی) ساختهاند که در نتیجه محفاظت کامل نانو-مانع از مواد پلیمری و کامپوزیتی پیشرفته را در LEO را فراهم میکند.
با استفاده از ترکیبی از یک بافر و لایههای بیشکل بسیار متراکم، چرخه حرارتی و اثرات تنش ذاتی کاهش مییابد. این امر محفاظت از رطوبت و رهش گاز (outgassing) را همزمان با ایجاد یک پلتفرم ابعادی پایدار تاندم فراهم میکند و در نتیجه از تخریب مواد جلوگیری میکند. از نانو-لایههای اکسید بیشتر هم برای افزایش اکسیژن اتمی/ محافظت در برابر اشعه ماوراءبنفش و هم به طور همزمان برای بهبود خواص حرارتی-نوری زیرلایهها با کنترل فاصله نوار نوری کل لایههای نانو-مانع مورد استفاده میشود. این کار خنککننده تابشی را با به حداقل رساندن گرمایی که میتواند بر روی سطح ایجاد شود و مواد را تخریب کند، به طور مؤثر تسهیل میکند.
سیستم رسوبگذاری جدید ساختهشده توسط ایرباس و انستیتوی فناوری پیشرفته دانشگاه ساری انگلستان، پوشش کاملی مطابق با نانو-مانع را در دمای اتاق تضمین میکند، بنابراین مواد حساس پلیمری و کامپوزیتی را میتوان بدون نزدیک شدن به دمای انتقال شیشهای آنها پوشش داد.
در حال حاضر تیمهایی از ایرباس و انستیتوی فناوری پیشرفته دانشگاه ساری انگلستان مشغول کار بر روی مرحله بعدی هستند که منجر به صنعتی شدن پوشش میشود تا اولین ماموریتهای LEO از سال 2022 تحت بهسازی قرار گیرد.