这幅插图描绘了美国宇航局的“毅力”号火星车在火星表面运行

E&I材料电力和保护太空勘探车和卫星

2021年2月19日

2021年2月18日,美国国家航空航天局(NASA)的“毅力号”漫游者以每小时5.3万英里的速度在太空中飞驰,成功降落在火星耶泽罗陨石坑附近。“毅力”号火星车将使用钻头收集火星岩石和土壤的核心样本,寻找火星上古代微生物生命的迹象。这些材料将被储存在密封的管道中,以便在未来的任务中将它们运送回地球进行详细分析。“毅力”还将测试一些技术,为未来人类探索火星铺平道路。

“毅力号”大约是一辆中型汽车大小,包括激光、传感器、摄像机和其他高度专业化的电子设备,这些设备将在从地球出发的近3亿英里太空旅行后在火星表面的恶劣环境中运行。这一精密设备的可靠性对此次任务的全面成功至关重要。这就是为什么NASA再次使用杜邦的技术,包括聚酰亚胺薄膜®聚酰亚胺薄膜Pyralux®包铜柔性电路层压材料为“坚韧不拔”号火星任务提供动力和保护。

据航空航天和国防市场的E&I业务发展主管Tim Scott称,杜邦和美国宇航局在太空探索方面有着悠久的历史。“我们的Kapton®HN聚酰亚胺薄膜在50多年前,在阿波罗11号任务上,最近在国际空间站庆祝了20年的服务,是目前火星坚持不懈的流动站项目的一部分,“斯科特说。他说,在1969年的Apollo 11到月亮的使命 - 尼尔阿姆斯特朗和Buzz Aldrin首先在他的太空套装中的21层的月球表面 - 20的月球表面 - 包括杜邦发明,包括Dupont™Nomex®光纤和kapton®聚酰亚胺薄膜。有趣的是,斯科特说,触摸月球表面的第一个材料是着陆齿轮脚垫上的Kapton®。此外,他表示,Apollo命令模块“哥伦比亚”的隔热罩被Kapton®覆盖,甚至在月球上放置的美国国旗是由杜邦尼龙制成的。

斯科特说,这并不是杜邦技术第一次向火星进发。40多年来,许多火星任务,包括轨道飞行器、漫游者和着陆器都使用Kapton®胶片。火星探索孪生探测器“勇气号”和“机遇号”于2005年着陆,两艘探测器都装有近70码长的皮拉ux®柔性电路和由Kapton®聚酰亚胺薄膜制成的压敏胶带,以控制振动。此外,Pyralux®柔性电缆与Kapton®胶带固定提供耐用,轻便的环境电阻在火星上的温度范围从零下120摄氏度(负184°华氏度)到22°C(72°F)。在火星表面每天250华氏度的温度波动中,电子设备和计算机会升温。每个月球车有9个摄像头;四个摄像头帮助它避开了危险,两个导航摄像头和三个科学摄像头拍摄了清晰、高分辨率的火星表面图像。Pyralux®柔性电路Dupont™Riston®干膜光致抗蚀剂这提供了精细的电路图像,并帮助确保一致的图像质量和可靠的性能。

这幅插图描绘了美国宇航局的“毅力”号火星车在火星表面运行。“毅力”号将于2021年2月18日美国东部时间下午3点40分(太平洋标准时间下午12点40分)后在火星的耶泽罗陨石坑着陆。

在目前正在进行的火星任务中,“毅力”号火星车配备了技术,可以用相机、激光和光谱仪检查岩石和土壤,寻找可能与过去火星生命有关的有机化合物。火星车将在火星表面钻一个1英寸宽、2.5英寸长的洞,收集核心样本,并使用其样本缓存系统将它们密封在多达43个管道中。在样本容器被放置在火星表面后,美国宇航局和欧洲航天局计划的另外两项任务将完成接力,将它们带回地球。第二个任务,样本回收着陆器任务,将发送一个“取回”漫游者取回样本管,并将它们送到火星上升运载器内的一个特殊的样本返回容器。如果火星上升运载器在任务期间保持足够健康,火星2020“毅力”号漫游者还可能向其附近运送装有样本的试管。然后,火星上升运载火箭将把这些管道送入轨道。

最终任务,地球返回轨道特派团使命将使轨道飞机与封装的样品一起将轨道带到火星,以高度安全的容纳胶囊捕获它们,并将它们运送回地球(可能,在2030年代初期。)

获得关于“毅力”号火星任务进展的最新细节

斯科特说,其他一些太空任务使用了Kapton®和Pyralux®材料是Mariner,Voyager和Messenger计划,测量了汞和金星的环境,气氛和捕获的表面图像,以及探索冥王星及其卫星的2015年新的视野特派团。

他说,在未来十年,预计将开发和发射5000多个小型航天器(“小型卫星”,重量小于500公斤)。开发轻量化、低功耗和小型化的可重构天线将对各种小型卫星系统(遥测、跟踪和控制(TTC)、导航、空间对地或空间通信、雷达和遥感)的性能至关重要。Scott表示,Kapton®薄膜和Pyralux®层合板的性能将继续在适合小型卫星应用的先进天线的开发中发挥关键作用。

斯科特说,在航天器和卫星上显示出被动热控制系统前景的最新产品之一是一种白色的Kapton®聚酰亚胺薄膜,用于可展开的散热器面板或作为多层绝缘(MLI)毯子的外表面。该产品最近在欧洲进行了空中客车防务与航天公司的测试,并在2020年底的欧洲航天局会议上提出了积极的结果。他说,空客的研究发现已经引起了其他航空航天公司的兴趣,他们对白色的Kapton®聚酰亚胺作为白色反光涂料或第二表面镜(SSM)箔的替代品感兴趣。这些外部涂层需要承受太空环境中的恶劣条件;多种类型的电离辐射和非电离辐射、轨道碎片撞击、热循环和原子氧损坏卫星材料。由于空间环境的影响,它们通常会遭受更大的物理损伤和热降解,这取决于所使用的涂料类型。

斯科特说:“我们已经能够证明,我们的技术在外层空间任务或绕地球轨道运行的卫星所经历的极端高温、寒冷和空间天气条件下表现可靠。”“随着这些太空任务变得越来越复杂,我们继续寻找新的方法来使用我们现有的技术,或开发新的技术,以应对日益增长的技术挑战。”

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