¿Se oxidaría el hierro o el acero sin pintar en el espacio?

La "oxidación", o más químicamente correcta, la "oxidación", es una reacción con el oxígeno de la atmósfera. El hierro reacciona con el oxígeno y se convierte en óxido de hierro, la sustancia de color marrón rojizo comúnmente conocida como "óxido".

En el espacio no hay atmósfera con oxígeno para reaccionar, por lo que cualquier hierro en el espacio no se oxidaría.

Esto, sin embargo, supone que realmente no hay oxígeno en el espacio. Cuando una nave espacial se encuentra en una órbita baja alrededor de la Tierra, aún quedan pequeños rastros de la atmósfera a través de la cual vuela. Estos pequeños rastros podrían adherirse a cualquier hierro y causar que se oxide, aunque mucho, mucho más lento que a nivel del suelo. Otra fuente de oxígeno son los motores de cohetes. La mayoría de los motores de cohetes funcionan con algo de combustible líquido y oxígeno líquido. Una fuga de este último podría provocar la corrosión de cualquier hierro que se exponga a él.

Por cierto: la falta de oxidación en el vacío también tiene otro efecto interesante que podría ser una bendición o una maldición para la construcción espacial: te permite soldar en frío . Los metales puros, no oxidados, tienen una propiedad interesante: cuando se tocan, se pegan y forman una sola pieza. Eso significa que podría romper una pieza de metal en dos, juntar las partes nuevamente y se fusionarían sin dejar rastro. Este efecto es difícil de reproducir en la tierra, porque en el momento en que se rompe una pieza de metal, el área expuesta entra en contacto con el oxígeno y se forma inmediatamente una capa de corrosión a escala nanométrica que evita la soldadura en frío. Pero funciona en un entorno de vacío puro artificial.

Para la construcción de espacios, esto podría ser una bendición porque hace que sea mucho más fácil armar estructuras grandes. Simplemente mueva dos vigas juntas y se fusionarán en el momento en que se toquen. No requiere soldadura, tornillos o pernos. Pero también podría ser una maldición, porque es fácil que ocurra una soldadura accidental. Cualquier superficie que esté diseñada para tocarse y separarse nuevamente (como engranajes mecánicos o juntas) debe recubrirse para evitar que ocurra una soldadura en frío accidental. Sin embargo, exponer tales partes a una atmósfera de oxígeno durante un período breve podría ser suficiente.

El hierro/acero en órbita terrestre baja muy probablemente eventualmente se oxidaría, debido a la presencia de oxígeno atómico altamente reactivo. No tengo datos sobre el acero específicamente (la mayoría del acero lanzado es inoxidable), pero el oxígeno atómico sí provoca la erosión de los polímeros de hidrocarburos, los polímeros de silicona, el aluminio y la plata. Dirigiría su atención a este documento , que muestra micrografías de superficies expuestas a AO.

Resumen

El oxígeno atómico se forma en el entorno orbital terrestre bajo (LEO) por fotodisociación del oxígeno diatómico por radiación solar de longitud de onda corta (< 243 nm) que tiene suficiente energía para romper el enlace diatómico de 5,12 eV O2 en un entorno donde el camino libre medio es suficientemente largo (~ 108 metros) para que la probabilidad de reasociación o de formación de ozono (O3) sea pequeña. Como consecuencia, entre las altitudes de 180 y 650 km, el oxígeno atómico es la especie más abundante. Las naves espaciales impactan el oxígeno atómico residente en LEO con energía suficiente para romper los enlaces de polímeros de hidrocarburos, lo que provoca la oxidación y el adelgazamiento de los polímeros debido a la pérdida de productos de oxidación volátiles. Técnicas de mitigación, como el desarrollo de materiales con mayor durabilidad al ataque del oxígeno atómico, así como recubrimientos protectores de oxígeno atómico, se han empleado con diversos grados de éxito para mejorar la durabilidad de los polímeros en el entorno LEO. El oxígeno atómico también puede oxidar las siliconas y la contaminación por silicona para producir depósitos de sílice no volátil. Dichos contaminantes están presentes en la mayoría de las misiones LEO y pueden ser una amenaza para el rendimiento de las superficies ópticas. Se presentan el entorno de oxígeno atómico LEO, sus interacciones con los materiales, los resultados de las pruebas espaciales, el modelado computacional, las técnicas de mitigación y los procedimientos y problemas de simulación de laboratorio en tierra.

Ilustración

Puede verlo muy claramente en esta imagen como se discute aquí :

   ^{Rick Mastracchio como EV1 (rayas rojas) y Mike Hopkins como EV2 (sin rayas) saliendo de la esclusa de aire durante el EVA-24 de EE. UU. (Crédito: NASA)}

Podría ser una preocupación, si está cerca de algún oxidante, digamos en el interior y en contacto con el oxígeno atmosférico, el oxidante propulsor, de sus propios propulsores que se filtran en su camino, se congelan en el marco y se desgasifican lentamente debido a la falta de presión. (hornear cuando se expone al sol), salpicar en el marco de mezclas de combustión de alto oxidante u oxígeno atómico ionosférico (por ejemplo , consulte aquí ).

Pero a menos que el oxígeno requerido ya esté presente en el medio ambiente, o usted lo agregue allí de alguna manera (involuntariamente o de otra manera), no habría oxidación, por lo tanto, no se oxidaría. Y con hasta unas pocas partículas de protones de materia por centímetro cúbico en el espacio exterior, y solo ~ 0.05% de esos átomos de oxígeno , tomaría mucho, mucho tiempo para que se forme cualquier óxido. Una cosa para agregar es que si bien su pregunta es explícitamente sobre el hierro, con algunos otros metales como el aluminio, una capa oxidada de unos pocos átomos de espesor puede incluso ser intencional y puede proteger el material de una mayor descomposición.