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浩瀚的宇宙中存在着无数的奥秘,它无时无刻不在吸引着人类去探索、发现.为了揭开其神秘面纱,世界各国相继借助于各种航天器访问太空,并建立了可供多名宇航员长期工作和生活的空间站.然而广袤无垠的宇宙环境非常不友好.杂的太空环境不但对航天器的光机电系统带来了严峻的考验,而且对航天器的“外衣”也提出了严酷的要求.
不容忽视的太空腐蚀
和平号空间站是前苏联建筑的一个轨道空间站（苏联解体后归了俄罗斯）,它是人类首个可长期居住的空间研究中心,和平号在15 里共发生近2000 处故障,70% 的外体遭到腐蚀,俄罗斯政府无力承担巨额的维修费用,在2001 年3 月20 日不得不将其坠毁.还有美国著名的哥伦比亚号航天飞机在2003 年2 月1 日折返途中丢失,尽管哥伦比亚号事故调查部（C A I B）排除了是航天器腐蚀造成事故的可能,但却提出了要求采取长期的腐蚀检测措施的议案.
随着人类探索太空的脚步越来越快,越来越多涉足太阳系的其他星球,在这些星球航天器是否也会发生腐蚀呢？据介绍,科学家在火星大气上部被称为中间层的区域探测到了原子氧,另外还发星表面温度高达400 多度,其云层则由腐蚀性较强的硫化物组成等.由此可见,太阳系其他星球的环境对航天器也是不友好的,这些因素都会加速航天器材料的腐蚀.
太空环境中的腐蚀因素
太空不仅有宇宙大爆炸时留下的辐射,还有各种天体也在向外辐射电磁波,甚至许多天体还向外辐射高能粒子,形成宇宙射线.众所周知,宇航员出仓行走都要穿着厚厚的宇航服,主要就是为了避免强辐射太空环境带来的对人体的危害,其实,强辐射环境对航天器的伤害亦十分严重.其中,短波太阳辐射会导致氧分子分解,产生高活性原子氧,原子氧具有极强的氧化性,可与空间飞行器的表面材料反应,尤其是当原子氧遇到聚合物材料时发生的反应更剧烈.原子氧所形成的高热能离子流足以使航天器材料中的许多化学键破裂,导致材料发生性能变化,例如使卫星、空间站等在轨航天器的保护层逐渐氧化变薄失效.即使是金属材料,在原子氧的作用下也会发生明显的腐蚀氧化.美国国家航空航天局（N A S A）等科研机构所开展的飞行实验、长期暴露实验和有限期选择性暴露实验都进一步证实了这一点.
太阳紫外线辐射是导致材料失效的另一重要因素.虽然仅占太阳光的5% 左右的紫外线能量很大.由于缺少大气层对紫外线的阻挡,航天器在太空中会完全暴露在极强的紫外线辐射之下.当高分子聚合物制品吸收紫外线后会引发聚合物自我氧化、降解,破坏聚合物的化学键,使其断裂、交联,进而导致高分子聚合物制品颜色等外观发生改变和物理力学性能发生恶变、使用寿命缩短.此外,太空中极端的温度环境也会加速航天器材料的失效.航天器在太空中处于真空的环境下,由于没有空气传热和散热,受阳光直接照射的一面可产生高达100℃以上的高温,而太阳照射不到的另一面则可低于-200℃.极端温度和大幅度冷热交变会影响材料中的应力,尤其在高温环境中进一步加速导致材料失效的化学反应进程,降低材料的安全服役寿命.另外,大量的太空垃圾也严重影响材料的安全使用性能.太空垃圾又称空间碎片,是围绕地球轨道的无用人造物体,小到人造卫星碎片、漆片、粉尘,大到整个飞船残骸都属于太空垃圾.全世界超过4000 次的发射任务,产生了大量的太空垃圾.这些以宇宙速度运行的太空垃圾一旦撞击到航空器表面,就能严重改变材料的表面性能；稍大的太空垃圾则会损坏航天器表面材料,形成撞击坑,撞击会使航天器表面材料汽化为等离子体云团,加速材料的失效进程.
为航天器穿上防腐衣
为了确保航天器的安全运行,各国的科学家对减少航天器材料腐蚀进行了积极的研究和探索：控制航天器在太空中发生腐蚀的主要方法包括：选择和发展耐热、耐极低温、耐热震、抗疲劳、抗腐蚀的高性能材料；采用涂层和涂料技术.对于航天器外部腐蚀控制,最重要的技术是防护涂层,如电镀、化学镀、真空离子镀、阳极氧化、化学气相沉积、涂料等.通过表面处理技术形成新的表层,达到有效提高结构的耐高温、隔热、抗腐蚀、抗氧化等性能.太空中针对航天器的破坏无时无刻不在,这是没有硝烟的战场……
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参考文献：
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