ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛЕНОЧНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОСЛЕ МНОГОФАКТОРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ КОСМИЧЕСКОЙ СРЕДЫ

© О.Ф.Пасевич, О.А.Ананьева, Э.Р.Клиншпонт, В.К.Милинчук
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2007 г.

В космическом пространстве материалы подвергаются воздействию большого числа различных по своей природе, интенсивности и динамике физических и химических факторов. Совокупность воздействий факторов космического пространства (ФКП) на материалы рассматривается как экстремальные условия. Пока невозможно достаточно адекватно смоделировать условия космического пространства на лабораторных установках. Поэтому очевидна научная и практическая значимость проведения испытаний материалов в натурных условиях на космических аппаратах и их постполетные исследования. Такие натурные долговременные испытания на орбитальном космическом комплексе «Мир» в течение 28 и 42 месяцев прошли две партии практически важных полимерных материалов, а именно: фторполимерные пленки; полиимидные пленки; полиимидные пленки, защищенные кварцевыми стеклами; двойные полиимид-фторполимерные пленки; односторонне алюминированные полиимидные пленки.

В результате проведения систематических исследований этих пленок сделаны следующие выводы.

1. При экспонировании в космосе внешние полиимид-фторполимерные и односторонне алюминированные полиимидные пленки значительно теряют свою массу, механическую прочность, их поверхности претерпевают гидрофилизацию и эрозию.

2. Односторонне алюминированные полиимидные пленки подвергаются большей деградации, чем полиимидные пленки.

3. В условиях экспонирования на станции пленки фторпласта FEP-100A сохраняют свою массу, а масса пленок фторпласта Ф4-МБ увеличивается. Пленки фторполимеров обладают более высокой космической стойкостью, чем полиимид содержащие пленки.

4. Слой фторполимера, нанесенный на полиимидную пленку, при экспонировании разрушается и полностью исчезает. По своей космической стойкости полиимид-фторполимерные пленки близки к полиимидной пленке.

5. На поверхностях внешних открытых полиимид-фторполимерных и односторонне алюминированных полиимидных пленок при экспонировании образуются анизотропные нано- и микроструктуры, строение которых зависит от времени экспонирования. Ориентация структур совпадает с направлением движения космического корабля.

6. Предполагается, что процесс непрерывных соударений с поверхностью внешней пленки потока атомарного кислорода собственной внешней атмосферы космических аппаратов является основным воздействующим ФКП, инициирующим эрозию и потерю массы пленок, а также формирование анизотропных нано- и микроструктур на поверхности полиимидных пленок.

7. Физико-химические процессы, ответственные за разрушение полиимидных пленок, потерю массы, гидрофилизацию поверхности, образование анизотропных нано- и микроструктур нелинейно ускоряются при увеличении времени экспонирования.

8. Полиимидные пленки не претерпевают деградацию при облучении солнечным космическим излучением с длиной волны  200 нм.

9. Обсуждается предположение о возможности протекания процессов самопроизвольного формирования диссипативных структур в полимерах, которые в космосе представляют собой открытые неравновесные термодинамические системы.

10. Предложен фотоэлектронный механизм влияния металлического слоя на ускорение разрушения полиимидной пленки в условиях космического пространства.