Een meerlagige ‘ruimtehuid’ kan toekomstige satellieten en ruimtevaartuigen helpen energie te oogsten

Een onderzoeksteam heeft aangetoond dat hun innovatieve nanocoating, de multifunctionele nanobarrièrestructuur (MFNS) genaamd, de bedrijfstemperaturen van ruimtegekwalificeerde structuren kan verlagen van 120 graden Celsius tot 60 graden Celsius.

Dankzij het op maat gemaakte applicatiesysteem op kamertemperatuur konden onderzoekers aantonen dat het mogelijk is om de MFNS te gebruiken naast de sensoren van een vaartuig en geavanceerde composietmaterialen.

Professor Ravi Silva, corresponderende auteur van de studie en directeur van het Advanced Technology Institute aan de Universiteit van Surrey, zei:

“De ruimte is een wonderbaarlijke maar gevaarlijke plek voor ons mensen en andere door mensen gemaakte structuren. Oplossingen die al op de markt zijn, bieden bescherming, maar ze zijn omvangrijk en kunnen beperkend zijn als het gaat om thermische controle.”

“Onze nieuwe nanobarrière kan niet alleen stralings- en thermische bescherming bieden, maar ook energie oogsten voor gebruik op een later tijdstip.”

Ruimtevaartuigen moeten rekening houden met enorme variaties in zonnestraling en ruimtestraling om ervoor te zorgen dat hun ladingen werken zoals ontworpen. De temperatuur van het ruimtevaartuig wordt gehandhaafd door straling en extern weer subtiel in evenwicht te brengen met intern geproduceerde warmte. Atomaire zuurstof (AO) ontstaat wanneer zuurstofmoleculen uiteenvallen, een proces dat in de ruimte gemakkelijker wordt gemaakt vanwege de overvloed aan ultraviolette (UV) straling. AO reageert vervolgens met organische oppervlakken op ruimtevaartuigen en degradeert ze.

De MSFN bestaat uit een bufferlaag gemaakt van poly(p-xylyleen) en een superroosterlaag van diamantachtige koolstof om het een mechanisch en ecologisch ultrastabiel platform te geven.

Dit betekent dat de MSFN een vaartuig kan beschermen tegen AO- en UV-straling. Het diëlektrische karakter (transparant over een breed scala aan radiofrequenties) betekent dat het ook kan worden gecoat op zeer gevoelige ladingen en constructies, zoals antennes, zonder de prestaties aanzienlijk te verstoren.

Interessant is dat het team ontdekte dat het mogelijk is om aan te passen hoeveel AO en UV een vaartuig kan absorberen en oogsten terwijl een vaartuig zich in een lage baan om de aarde bevindt.

Paolo Bianco, Global R&T Cooperation Manager bij Airbus Defence and Space zei: “Ons gezamenlijke onderzoek met de Universiteit van Surrey is opnieuw vruchtbaar gebleken met deze nieuwste ontwikkeling van een coating om satellieten in een baan om de aarde te beschermen.”

Professor Silva concludeerde: “De Universiteit van Surrey heeft een lange en productieve samenwerking met Airbus. Of het nu gaat om het ontwikkelen van ultramoderne nanostructuren om ruimtevaartuigen te helpen beschermen of het produceren van toonaangevende elektrische ruimtemotoren met het Surrey Space Center, dit is een relatie waar onze lokale regio en zelfs het land trots op mag zijn.”

De studie is gepubliceerd in ACS Nano.