科学家终于弄清：恒星探测器里的器件为何会被水侵蚀

按常识，近距离绕太阳飞行的恒星探测器是最不可能遇到潮湿问题的东西。然而，最近发现，两颗不同的恒星探测器上的铝滤光器正在因水腐蚀而失灵。

光过滤器有助于检测极紫外(EUV)辐射，因此任何腐蚀都必然会影响其有效性。尽管这个问题已经存在一段时间了，但科学家们现在总算搞清了原因。

NASA的太阳动力学观测站(SDO，2010 年发射)，以及 NASA 和欧洲航天局的太阳和日光层观测站(SOHO，1995 年发射)都存在同样的问题。在前6个月，SOHO的Solar EUV Monitor腐蚀了大约 35%；在接下来的5年里，它腐蚀了60%。

太阳探测器并不便宜，上去维修更换就更不便宜了。因此，为了以后的发射，我们有必要在地面上想出避免此类问题的方法。

2021 年，由美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的物理学家查尔斯·塔里奥 (Charles Tarrio) 领导的团队通过实验弄清楚了原因不是什么——长期以来人们猜测是雾化的碳积聚引发的腐蚀，但现在知道并不是。

今天，他们终于弄清楚它是什么。令人惊讶：铝的氧化，由水的存在和紫外线辐射引起。随着氧化金属层的堆积，滤光片会变得杂驳不堪，从而导致其无法接收特定光谱的辐射。

铝的表面通常会自然地涂上一层氧化物，当氧原子与铝表面的原子结合时就会发生这种情况。紫外线会增加氧化速度，导致形成额外的氧化物层。

太空中通常没有很多氧气可以与铝结合，但含有氧原子的水的存在可能会改变游戏规则。

为了验证水锈假说，研究人员使用 NIST 的同步加速器紫外线辐射装置 (SURF) 产生极紫外线辐射，将其照射到已引入水蒸气的真空室中的铝滤光器上。

在实验中，塔里奥团队确认，这层氧化层比通行理论的预言还要厚得多，尽管没有太阳探测器上的那么厚。然而，模型显示，如果有足够的暴露——大约 10 个月——他们就会获得与太空探测器上的铝过滤器相当的氧化层。

“把所有东西放在一起，我确信。水是导致光过滤器退化的原因。”

下一个问题是，水是从哪里来的？该团队认为，它必须以某种方式搭上探测器的便车。

“它必须能够以相当恒定的速度连续五年释放水。Bobby [Berg] 开始思考，它在钠？然后他找到了。”

在一篇即将发表的论文里，会有详细说明。用于保护探测器精密仪器免受极端温度影响的热毯材料。它们由多层聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 薄片制成，表面涂有反光金属，可以反射撞击材料的大部分热量。

然而，PET 以吸收和保持大气中的水分而闻名。因此，它带着水分进入太空，然后，当太阳热量照射到它时，水会蒸发并缓慢脱气，释放到航天器中并导致铝制 EUV 滤光片氧化。

“想不出还有什么东西可以容纳水。”

在未来的工作中，该团队希望探索防止氧化的方法，无论是通过保护铝，还是开发一种新滤光片材质。

该研究已发表在《恒星物理学》上。

https://www.sciencealert.com/scientists-finally-solve-mystery-of-why-solar-probes-keep-fogging-up

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