¿Qué tan rápido se ensucian o dañan las superficies ópticas en el espacio?

Es un proceso de meteorización ("meteorización espacial") y estos son difíciles de predecir. Alteran las superficies de los cuerpos sin aire con el tiempo. Sin embargo, asumiría que la vida útil de los objetos que colocamos en el espacio es demasiado corta (de años a décadas) para volverlos inútiles solo por la intemperie, si no se interponen eventos únicos. Aunque sufrirán cierta degradación a lo largo de su vida. Supongo que esto se verifica y se pesa para cada misión.

Edit: si insistes, aquí tienes:

https://sservi.nasa.gov/articles/space-weathering-on-airless-bodies/

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2016JE005128

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2015aste.book..597B/abstract

... y otros trabajos, por ejemplo, sobre la alteración de cuerpos basálticos o cometas como bolas de nieve, influencia sobre compuestos orgánicos, etc.

Si bien este tipo de meteorización es un proceso lento, en LEO y por encima habría además gases de la atmósfera terrestre y partículas de otras naves espaciales, "basura espacial" popularmente hablada desde el tamaño de una molécula hasta las etapas sobrantes de los cohetes. Otoh, las partículas cargadas son desviadas por el campo magnético terrestre.

El problema con estos procesos (especialmente la meteorización) es que son difíciles de predecir. Como lo son las colisiones con partículas.

Entonces, me temo que no existe una respuesta exacta a su pregunta.

Desde el primer enlace. Aunque el sustrato es roca en lugar de vidrio, resalta los procesos dominantes e insinúa la complejidad del problema.

El conjunto complejo de procesos involucrados en la meteorización espacial de cuerpos sin aire. Los suelos típicos son partículas pero de composición heterogénea. (izquierda) Procesos dominantes que afectan la superficie de la Luna a 1 UA [según Noble, 2004]. (derecha) La amplia gama de procesos superficiales que ahora se cree que están activos en todo el sistema solar pero con diferentes grados de prominencia para entornos específicos.

Además del fenómeno de meteorización espacial descrito por ebv, las superficies ópticas también pueden ensuciarse y se ensucian por otros mecanismos. En particular, la desgasificación del resto de la nave espacial y la producción de varios compuestos que pueden recondensarse en las lentes, especialmente si estas superficies están más frías que el resto del exterior de la nave espacial, lo que a veces sucede porque se mantienen a la sombra para minimizar la cantidad de luz dispersa. que entra en el instrumento. https://desgasificación.nasa.gov/es la principal recopilación de datos sobre qué materiales están sujetos a volatilizarse desde una parte de la nave espacial y luego recondensarse en otra parte. Estos materiales se caracterizan por el % de la cantidad de materia prima que se considera como Materiales Condensables Volátiles Recolectados (CVCM) y la mayoría de las misiones de la NASA intentan limitar severamente la cantidad de materiales que exhiben un % de CVCM superior al 0,1 %, lo que significa limitar el uso de materiales donde hasta el 0,1% de la masa original puede vaporizarse y luego condensarse en otro lugar. Algunos de los peores culpables de la contaminación de la óptica son cosas como los propulsores de cohetes, el aislamiento de cables, las carcasas de plástico para microelectrónica y los adhesivos y compuestos de estacas.

Algunas técnicas comunes para minimizar la contaminación en la óptica además de la restricción de los materiales de construcción incluyen agregar calentadores en la óptica o diseñarlos para que estén parcialmente iluminados por el sol de manera segura para que cualquier cosa que se condense en ellos pueda limpiarse. Además, el diseño de la nave espacial puede incorporar un diseño deliberado de vías de ventilación para mantener las columnas de materiales condensables alejadas de la óptica y salir del interior de la nave espacial lo más lejos posible de la óptica. La limpieza de los materiales a medida que se entregan para la integración para eliminar la contaminación y la construcción en una sala limpia reduce en gran medida la contaminación por partículas que se pueden transferir a la óptica, aunque siempre hay algunas partículas que llegan al producto final. Finalmente, los materiales sospechosos se pueden preprocesar horneándolos a temperatura elevada al vacío para eliminar la mayor cantidad de material volátil posible antes de la integración en la nave espacial. AC Tribble tiene un buen artículo (entre muchos otros que ha escrito) que describe algunas de estas técnicas en detalle:https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19960044619.pdf

Además de las partículas que pueden contaminar la óptica durante la construcción, las pruebas, el transporte y el entorno de lanzamiento, todas pueden depositar partículas adicionales en las superficies ópticas y, por lo general, se desarrolla un presupuesto y un plan de contaminación para la óptica sensible a fin de garantizar que se emplea la mitigación suficiente para permitir que el instrumento cumplir con los requisitos de limpieza. Estas mitigaciones pueden incluir cubiertas temporales que pueden quitarse antes del vuelo o abrirse potencialmente después del lanzamiento, a veces unos días o semanas después del lanzamiento para permitir que la mayor cantidad de contaminación salga de la nave espacial antes de exponer la óptica sensible. Una vez en el espacio, el ambiente de contaminación local de partículas y volátiles mejoró rápidamente de manera exponencial, por lo que la mayor parte de la contaminación que ocurre ocurre temprano. La rapidez con la que ocurre este decaimiento es una función de qué tan bien están diseñadas las rutas de ventilación en el satélite. Si solo hay pequeñas aberturas y el camino hacia el exterior es tortuoso, la desgasificación de la mayoría del material puede llevar semanas o meses. A veces, si se utilizan recubrimientos semipermeables como recubrimientos de conformación en tarjetas de circuito, pueden retardar la liberación de volátiles de las piezas de plástico u otras fuentes y también retrasar la contaminación. Aquí se analizan los pros y los contras de este enfoque como táctica deliberada: pueden retrasar la liberación de volátiles de las piezas de plástico u otras fuentes y también retrasar la contaminación. Aquí se analizan los pros y los contras de este enfoque como táctica deliberada: pueden retrasar la liberación de volátiles de las piezas de plástico u otras fuentes y también retrasar la contaminación. Aquí se analizan los pros y los contras de este enfoque como táctica deliberada:https://hlinstruments.com/RoHS_articles/Evaluating%20conformal%20coatings.pdf

Entonces, para responder la pregunta directamente, tendría que ampliar lo que dice ebv y estar de acuerdo en que la tasa de contaminación de la óptica depende en gran medida del diseño de la nave espacial y los elementos mencionados anteriormente.

Una fuente final que a veces se olvida es el oscurecimiento de los materiales por radiación. Esto es un poco diferente a la erosión ya que puede ocurrir debajo de la superficie de la óptica. Varios materiales, incluidos los vidrios, los plásticos y especialmente los adhesivos utilizados en la construcción de elementos ópticos, son susceptibles de sufrir una caída en la transmisividad después de la exposición a la radiación. El cuarzo transparente se convierte en cuarzo ahumado en el suelo debido a la exposición a la radiación de fondo natural, y las ventanas de cuarzo de los instrumentos ópticos hacen lo mismo en el espacio. En la nave espacial CYGNSS, la exposición a la radiación y los rayos UV conduce a una marcada pérdida de sensibilidad en algunos de los sensores ópticos a bordo, lo que resulta en una degradación de las señales de hasta un 20 % en el primer mes de operaciones. Afortunadamente, el sistema se estabilizó rápidamente después de eso,