¿Cómo se deteriora el acero en el espacio translunar?

Para confirmar la identidad de un propulsor Centaur de 1966 que regresa cerca de la Tierra en 2020, la NASA tomó algunas observaciones espectroscópicas. No coincidían con los del mismo metal (acero inoxidable 301) en la Tierra, aparentemente debido a los 54 años del propulsor en el espacio "áspero". Pero coincidieron más estrechamente con las observaciones de un impulsor similar de 1971 que permaneció cerca de la Tierra.

¿Cómo/por qué cambió la firma espectral del acero? ¿Algo sobre radiación en lugar de reacciones químicas? ¿Ciclos de calefacción/refrigeración? ¿Desgasificación de trazas de carbono y nitrógeno?

¿Realmente cambió tanto que podría confundirse con algo así como un asteroide de metal? El acero con alto contenido de cromo, de cualquier tipo y en cualquier condición, es bastante diferente del material habitual de níquel-hierro que vemos por ahí.

(Anexo: ¿Esto hace que el acero inoxidable sea una mala elección para misiones de más de una década?)

¿Por qué se tarda tanto en subir ese microscopio electrónico espacial ( 1 , 2 ) para que podamos averiguarlo? ¿Podemos todos aportar el 10 % de nuestros puntos de reputación de Space SE, convertirlos a bitcoin y colaborar en una misión conjunta de 200 millones de dólares al asteroide 2020 SO? echa un vistazo o empuja a la órbita de la miniluna de mayor duración
¿Deberíamos hacer de 2020-SO una etiqueta ya?
Esto podría convertirse en un objeto activo de discusión aquí, pero podría no ser el mejor nombre para la etiqueta si es realmente un cuerpo de cohete (que parece que lo es). Creo que podría seguir adelante y publicar eso como una nueva pregunta en meta. Para tu información, todavía no hay nada en la página de noticias del grupo Reddy , pero este es el telescopio infrarrojo que usaron.
@uhoh No es necesario enviar un microscopio electrónico. Simplemente envíe una cámara web de $ 20 (bueno, tal vez $ 40 dado el mercado actual de cámaras web) y luego use técnicas avanzadas de análisis de imágenes (la aplicación Stock Gallery en su teléfono más un par de Mk 1 Eyeballs) para saber si tiene la forma de un Centauro y una bandera de EE. UU. y/o un logotipo de la NASA.
@TooTea está bien, pero quiero saber por qué ha pasado y cómo se ha modificado la superficie, no qué es. ¡Quiero saber que incluso si es una nave extraterrestre, no me importa en lo más mínimo si tiene logotipos de la NASA o algo irreconocible!
En realidad, creo que la respuesta de (at) C.TowneSpringer debería ser la respuesta aceptada; contiene todos los puntos esenciales sin todos los elementos que distraen en el mío.

Respuestas (2)

Los datos espectrales provienen de la superficie del material de solo unos pocos átomos de espesor que está expuesto al vacío intenso. El viento solar tiene iones de muchos materiales. Es principalmente hidrógeno, que como ion es solo un protón. O átomos de hidrógeno. Cualquiera de los dos puede reaccionar. El viento solar no es muy energético pero contiene pequeñas cantidades de otros elementos como oxígeno y nitrógeno, así como partículas alfa que en este caso son solo iones de helio.

El hidrógeno es tan pequeño que puede deslizarse entre el hierro, el cromo, el níquel y el carbono del acero inoxidable y causar fragilización que lo debilita, entre otros efectos (razón por la cual las tuberías de hidrógeno no son comunes). Las cosas que cambian las propiedades de un material cambiarán su espectro y también pueden mostrar un efecto a largo plazo del viento solar que no es lo mismo que las reacciones o colecciones superficiales.

Dado el tiempo suficiente, el viento solar debería empañar o de alguna manera afectar químicamente la superficie del acero. Además, los ciclos extremos de calentamiento y enfriamiento también podrían cambiar la estructura de acero con la migración atómica.

Creo que esta debería ser la respuesta aceptada; contiene todos los puntos esenciales sin todos los elementos de distracción en mi respuesta. +1para una respuesta concisa pero completa!
Gracias. Debería añadir algo sobre el hidrógeno y el acero.

La luz interactúa con las superficies de metal fresco solo en las primeras capas atómicas. Lo que hace que los metales sean "metales" es la muy alta densidad de electrones, y podemos pensar que ese "plasma" de electrones tiene una frecuencia de plasma tan alta que la luz apenas penetra una pequeña fracción de longitud de onda antes de ser reirradiada hacia atrás por todos esos electrones que vibran junto con el campo eléctrico incidente.

Ver Efecto de piel de Wikipedia . En el siguiente gráfico podemos ver que incluso a una frecuencia de radio de 1 MHz, los campos de una onda electromagnética se habrán reducido en 1/e en solo 10 micrones cuando inciden sobre una superficie lisa y pulida de acero inoxidable 304 (podemos suponer que 301 es similar). cae como 1 / F entonces para luz roja de 600 nm o 5E+14 Hz esa línea alcanzaría alrededor de 1 Angstrom. No podemos hacer eso porque tenemos que tener en cuenta los efectos de la densidad del plasma microscópico y otras ventajas, pero funciona bien. Si quisiéramos una respuesta más precisa, tendríamos que buscar el índice de refracción complejo norte + i k y luego calcule el coeficiente de atenuación.

Pero yo divago

porque la superficie de un cohete espacial no es una superficie pulida atómicamente uniforme incluso antes del lanzamiento. Incluso para el acero inoxidable habrá algunos contaminantes adsorbidos en la superficie y algunas de las impurezas se oxidarán, esos "rincones y grietas" de las superficies realistas tendrán efectos de dispersión dependientes de la longitud de onda.

Póngalo en el espacio profundo durante 50 años y los efectos de los micrometeoritos modificarán la superficie y el de la luz ultravioleta y la embestida continua de partículas cargadas y neutras del Sol habrá implantado y modificado la parte superior varias decenas de nanómetros de la superficie tanto como para hacer que la estructura electrónica y la respuesta óptica sean muy diferentes a las del acero inoxidable que quedó en la Tierra.

El concepto operativo aquí

es "las varias decenas de nanómetros superiores", que es prácticamente todo lo que afectará el viento solar.

Esto no tiene ningún efecto sobre las propiedades estructurales del acero inoxidable 304.

Si fuera un espejo de telescopio de superficie frontal o incluso un plato para un radiotelescopio submilimétrico, sería importante ópticamente , pero no estructuralmente.

Archivo de Wikimedia Skin_depth_by_Zureks.png

Archivo de Wikimedia Skin_depth_by_Zureks.png

Así que la piel ha absorbido suficientes partículas de viento solar para parecer sucia al ojo sensible de un espectrómetro, al menos en comparación con el acero prístino; exactamente cuán sucio y de qué manera, probablemente no lo supimos hasta que se midió 2020-SO.
@CamilleGoudeseune, no incluyó ningún material citado de su enlace, pero solo dice que "Si bien no es una combinación perfecta de inmediato ..." No sé si "se ve sucio para el ojo sensible de un espectrómetro" es una descripción adecuada de la diferencia o no, ¡pero ciertamente creo que deberíamos haber revuelto esa misión para descubrir exactamente eso! :-)
"Quédate con los contaminantes, asqueroso centauro".
Si los efectos están en longitudes de onda ópticas, ¿podríamos ver los efectos?
Sí, porque 50 nm de profundidad es una fracción considerable de una longitud de onda óptica. Las olas del mar con una longitud de onda de, digamos, 20 m, se reflejan de manera bastante diferente en un muro de hormigón liso que en uno con 2 m de cantos rodados al frente.
¿Cómo se deteriora el acero en el espacio translunar?
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