¿Por qué poner cromo en la parte trasera de esta vela solar diseñada por JPL?

Esta presentación del JPL de 2013 Arquitectura de escape del sistema solar para la ciencia revolucionaria Conferencia NIAC Fase 1 de marzo de 2013: 2012-2013 por PI: Jeff Nosanov Co-Is: Dr. Daniel Grebow, Dr. Brian Trease, John West, Dr. Henry Garrett encontrado en este El comentario muestra una nave de vela solar propuesta capaz de alcanzar la heliopausa.

La trayectoria incluye un sobrevuelo relativamente cercano del Sol para maximizar el impulso de la luz solar .

Me di cuenta de que las anotaciones de la imagen de la nave en la página 20 muestran que el lado "frontal" o que mira hacia el sol de la vela estaría recubierto con aluminio para una máxima reflectividad, y la parte trasera estaría recubierta con cromo para una máxima emisividad.

Preguntas:

  1. ¿Cuál es la importancia de la alta emisividad en esta aplicación?
  2. ¿Por qué un metal brillante como el cromo tendría un alto valor de emisividad?

ingrese la descripción de la imagen aquí

Puede ser que no sea cromo metálico sino óxido de cromo (IV) que es de color marrón a negro.
El brillo definitivamente no es una característica deseada cuando se trata de aumentar la emisividad. "Un buen reflector es un mal emisor". Aparentemente, se trata de una película muy delgada de cromo metálico en lugar de óxido de cromo. Las películas metálicas delgadas tienen efectos bastante extraños que pueden depender en gran medida de la frecuencia. Aquí el objetivo es maximizar la emisividad en el infrarrojo térmico.
Alta emisividad significa que no es brillante. (aunque algo con baja reflectividad pero con una apariencia brillante y metálica aún puede parecer algo brillante).
@ikrase Sé lo que significa, pero al tener experiencia de primera mano en la evaporación de capas delgadas de cromo y tener la edad suficiente para recordar cuando los automóviles tenían parachoques, espejos y manijas de las puertas cromados, sé que el cromo es realmente brillante como la mayoría de los metales, al menos en el rango visible.
@Uwe Tengo el presentimiento de que tienes razón, mira los comentarios

Respuestas (1)

1) Es fácil de responder: deshacerse del calor. El aluminio tiene una reflectividad de alrededor del 90% en el rango por debajo de la longitud de onda de 1000 nm. En un perihelio de 0,2 AU, la potencia total del Sol es de unos 30 kW/m², de los cuales quizás 2 kW/m² son absorbidos por la vela. Una gran emisividad ayuda a deshacerse de eso.

2) Massive Chromium tiene una emisividad de alrededor de 0,3 en el rango IR, que no está tan mal y es uno de los metales "poco brillantes". Aquí estamos hablando de una capa muy delgada de cromo, probablemente solo unas pocas docenas de nanómetros. Esto es mucho más delgado que la longitud de onda de la radiación infrarroja, por lo que se comportan de manera diferente a los materiales a granel. Estas finas capas de metales suelen tener una emisividad mucho mayor. Encontré valores en torno al 70% en algunas fuentes, aunque no en un estudio detallado:

[1] Navegación solar: tecnología, dinámica y aplicaciones de misión, afirma Colin R. McInnes 0,64. [2] Navegación espacial, Jerome L. Wright afirma 0,63 - 0,73

Interesante respuesta. ¿Puede proporcionar algunas de las fuentes mencionadas?
Esto definitivamente necesita una referencia de apoyo para la alta emisividad térmica de una fina capa de cromo. Además, ¿permitir que se oxide un poco aumentaría sustancialmente la emisividad?
Curiosamente, después de verificar los números en algunas tablas aleatorias de resultados de búsqueda, los valores realmente oscilan entre 0,05 y 0,3 y, donde se indica, son las temperaturas más altas las que corresponden a los valores más altos. No sé si esto significa que la emisividad es mayor en las longitudes de onda máximas para la radiación de cuerpo negro a temperaturas elevadas, o si simplemente se oxida en el aire cuando se calienta. En la fabricación de semiconductores, los espacios en blanco de las fotomáscaras suelen tener una capa de óxido encima de la capa de grabado húmedo de cromo para antirreflexión photo-sciences.com/binary-photomask para la generación de patrones ópticos.
tablas aleatorias de internet: 1 , 2 , 3
@uhoh No busque las propiedades generales del material. Las capas finas son una cosa completamente diferente.
@asdfex ya No sé dónde buscar todavía, pero sería bueno encontrar una fuente en alguna parte.
Tengo una copia del Manual de control térmico de naves espaciales y hay dos materiales enumerados con cromo: cromo, vapor depositado, sobre vidrio: alfa = 0,56, eps = 0,17 Cromo, vapor depositado, sobre 5 mil Kapton: alfa = 0,57, eps = 0,24 Estos valores habrían venido de otra fuente no listada y, por supuesto, se espera alguna variación entre este valor del manual y lo que realmente podría aplicarse.
@aranedain La deposición de vapor parece referirse a un espesor de 10-50 µm. Esto ya no cuenta como película delgada. Incluso la base Kapton es 20-100 veces más delgada para esta vela propuesta.
¿Por qué poner cromo en la parte trasera de esta vela solar diseñada por JPL?
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