¿Cómo envejecen las cosas en el espacio exterior, ya sea dentro de una nave espacial o simplemente flotando en el espacio? Por ejemplo, ¿el papel se volvería amarillo? ¿Perecerían los alimentos perecederos? ¿Se oxidaría el metal? ¿Se degradarían los artículos biodegradables?

Por lo general, no podemos recopilar datos decentes sobre cómo el espacio afecta a las cosas que están allí durante mucho tiempo, porque muy pocos de esos objetos vuelven a la Tierra intactos.

La NASA realizó un experimento entre 1984 y 1990 llamado LDEF (Instalación de exposición de larga duración) . Ese experimento implicó poner una carga útil del tamaño de un autobús en una órbita terrestre baja. La carga útil estaba cubierta con muchos materiales diferentes, expuestos al espacio. Después de seis años, la NASA envió el transbordador espacial para recoger LDEF y llevarlo a casa (LDEF es un experimento que no podría haberse realizado sin el transbordador espacial). LDEF fue un vasto conjunto de experimentos con 10,000 muestras, 33 compañías, 21 universidades y más de 200 investigadores principales. Sus resultados han sido fundamentales en el diseño de vehículos espaciales posteriores, como la Estación Espacial Internacional (ISS).


Las 86 bandejas contenían materiales como polímeros, cerámicas, aleaciones, pinturas, incluso semillas de tomate y esporas de bacilo.

Los mecanismos más importantes de envejecimiento en los materiales fueron la exposición al oxígeno, la radiación solar y cósmica, el ciclo térmico, la contaminación por la liberación de gases de los materiales cercanos y los impactos de micrometeoroides y escombros.

Exposición al oxígeno

Pensamos en el espacio como un vacío, pero en realidad hay muchas moléculas de gas en órbita terrestre baja. Se estima que los materiales LDEF en el borde de ataque estuvieron expuestos a 9x10E21 átomos de oxígeno por centímetro cuadrado y los materiales en el borde de salida estuvieron expuestos a ~ 10,000 átomos de oxígeno por centímetro cuadrado.

Exposición solar

Debido a los diferentes ángulos del sol para las diferentes bandejas, la exposición a la luz solar varió de 5,000 a 14,000 horas. Y debido a la órbita alrededor de la Tierra, los materiales experimentaron 34.200 ciclos térmicos (día / noche). La exposición a la radiación fue de aproximadamente 2.5x10E5 rads de radiación electrónica y 1.6x10E3 de radiación de protones.

Contaminación

En gran parte, siliconas y partículas de hidrocarburos liberadas de materiales cercanos a través de la liberación de gases.

Micrometeoroides e Impactos de Escombros

Se documentaron más de 15,000 impactos en LDEF. Se determinó que aproximadamente el 30% proviene de objetos hechos por el hombre (escombros de satélites y cuerpos de cohetes) y el 70% de objetos naturales. Se determinó que gran parte del daño se debía a los efectos sinérgicos de los impactos junto con la luz UV, el oxígeno atómico y el ciclo térmico.

Estas son algunas de las observaciones de LDEF:

Pintura de poliuretano : en el borde posterior, las propiedades de control térmico de la pintura se degradan en un factor de 3 debido a la exposición a la luz ultravioleta. En el borde de ataque, la exposición al oxígeno eliminó la pintura degradada, dejando pintura no degradada en la superficie.

Teflón : las mantas térmicas a menudo tienen una capa externa de teflón. En LDEF, 1 mil de ese teflón fue erosionado por la exposición al oxígeno y la luz ultravioleta. El teflón también tenía elasticidad y resistencia a la tracción reducidas. El análisis indica que el teflón es más susceptible al oxígeno atómico cuando también se expone a la luz ultravioleta.

Kapton : 10 mils de erosión debido a la exposición al oxígeno atómico.

Compuestos epoxídicos : muestran signos de microfisuras debido al ciclo térmico.

Materiales ópticos y células solares : mostraron degradación debido a la contaminación, micro meteoritos e impactos de escombros y exposición a rayos UV.

Recubrimientos metálicos: Todos los recubrimientos probados, excepto el estaño y el platino, mostraron efectos de oxidación (oxidación). La plata, el osmio y el cobre fueron los más afectados.

Adhesivos: los adhesivos de silicona funcionaron bien, mientras que los adhesivos acrílicos mostraron degradación.

Las semillas de tomate, por cierto, resultaron muy bien. Se distribuyeron a estudiantes de todo los EE. UU. Y germinaron y se cultivaron en plantas frutales saludables. Página en ashspublications.org

Está bien solo para agregar un par de cosas.

Primero, este es un resumen de algunos de los problemas para la ISS: está excediendo su vida de diseño original y puede durar hasta la década de 2020, por lo que durante dos décadas, entonces, eso también da una idea de lo que parece un largo período de tiempo para un estación espacial para sobrevivir en el espacio. Cada vez que aprendemos más, una futura estación espacial podría durar más que la ISS. Uno de los problemas con la ISS es que los paneles solares se degradan bastante más rápido de lo esperado, por lo que es una pregunta: ¿se queda sin energía primero o se degrada en la medida en que los sistemas a bordo ya no son adecuados? primero.

¿Puede la estación espacial internacional sobrevivir hasta 2020?

Es posible que no necesitemos desorbitar todos los módulos de la ISS. Los rusos tienen más confianza en la vida útil a largo plazo de sus módulos que los EE. UU. Debido a la experiencia de MIR y tienen planes de reciclar sus módulos de la EEI a una nueva estación espacial, una basada en un nuevo diseño que facilita el reemplazo individual componentes en lugar de desorbitar todo cuando algunos de sus módulos alcanzan el final de su vida útil de diseño.

Rusia ‘para salvar sus módulos ISS’
Eso es de 2009 sin embargo. No estoy seguro de cuál es la última idea, quizás más relevante como algo potencial que podría hacerse.

Lo mismo por cierto también se aplicaría a cualquier hábitat espacial a largo plazo, por ejemplo, una base lunar; si va a estar habitada a largo plazo, debe pensar en lo que debe hacer cuando la base llegue al final de su vida útil, digamos dos o tres décadas después de su primera construcción o lanzamiento. No puede simplemente desorbitarlo y enviar uno nuevo como lo hacemos para una estación espacial en LEO.

¿Simplemente envías una nueva base desde la Tierra y la aterrizas y te mueves a ella, o intentas reparar los módulos viejos, o qué sucede?

De ninguna manera podría construir un nuevo hábitat utilizando los materiales disponibles en el sitio, podría pensar que eso sería posible si escucha a los defensores de la colonización espacial, pero actualmente estamos muy lejos de dicha tecnología. Los nuevos módulos o materiales de reparación tendrían que venir de la Tierra. El regolito en la Luna se puede usar para protegerse, los metros de protección necesarios para protegerse de la radiación cósmica, por lo que es un gran ahorro de peso, que no tiene que transportar eso desde la Tierra. Con los invernaderos, bueno, no estoy seguro allí, pero necesita un material transparente fuerte y bastante resistente capaz de soportar toneladas por metro cuadrado de presión hacia afuera para un invernadero esférico o hemisférico o cilíndrico con extremos redondeados (solo diseño plausible para el Luna (casi superficies equipotenciales), por lo que me sorprendería si eso se pudiera hacer en la Luna y probablemente también fuera necesario importarlo de la Tierra.

Además, en alimentos, entonces, sí, muchos de los alimentos utilizados por los astronautas en la EEI se deteriorarían si se mantienen allí, por ejemplo, un par de años. La comida enlatada no tanto, pero es bastante pesada.

Por lo tanto, si desea conservar cantidades significativas de alimentos, por ejemplo, almacenar suministros de alimentos completos para una misión interplanetaria durante la misión, por ejemplo, un par de años, entonces debe tener cuidado para seleccionar los alimentos que aún serían comestible y sabor razonablemente bien, después de un par de años de almacenamiento. Se ha investigado sobre esto, qué alimentos duran mejor, pero no puedo encontrar el artículo en este momento.

La mayoría de los procesos de envejecimiento en la Tierra necesitan oxígeno (procesos de descomposición como el papel amarillento, oxidado, podrido) para que no suceda en el espacio. Si hubiera envejecimiento en una nave espacial, básicamente seguiría lo mismo que en la Tierra (suponiendo que hubiera microbios en la nave espacial para permitir la descomposición).
Entonces, en el espacio, las cosas con componentes líquidos se congelarán sólidas (a menos que estén cerca del sol) y todo sufriría un desgaste físico gradual por la colisión con pequeñas partículas de polvo. Algunos materiales (por ejemplo, ciertos plásticos o colorantes) pueden ser sensibles a la radiación (por ejemplo, UV), por lo que también se degradarían molecularmente con el tiempo.

Pero básicamente las cosas durarán mucho, mucho tiempo: ya hay un problema importante con toda la basura en órbita alrededor de la Tierra que se estrella ocasionalmente con nuevos satélites caros y los daña.

¡Gracias profesor! ¡Has vuelto a comprar recuerdos maravillosos de esa época! Mi esposo es físico y se especializó en la degradación de instrumentos en satélites de comunicación durante 30 años en los Laboratorios COMSAT.
La investigación fue especialmente los efectos de la radiación en las células solares en el entorno espacial. Mal daño como usted indicó. Constante batalla para lanzar y luego esperar que no haya erupciones solares. Utilizamos arsénico de galio que sufrió daños terribles en solo unos años. Pero fue entonces cuando Estados Unidos tuvo programas espaciales, programas de I + D, etc. ¡Grandes tiempos!