为什么大多数太空任务都使用金箔？

心永远强大

因此，有必要保护在太空中工作的设备免受最强的红外辐射。这就是为什么飞船或卫星的某些部分被包裹在一层金属隔热“箔”中。通常，这些“金箔”由铝、银、铜或金制成。然而，黄金在航空航天工业中被广泛使用。 所有四种金属都能很好地反射红外辐射(波长大于700纳米)，对于700纳米的波长，反射比率接近100%。那么为什么有必要使用昂贵的黄金呢？

这是因为，与铜或银不同，金不会腐蚀。因为同样的原因，黄金也被广泛用于印刷电路板的制造。此外，黄金比铝更容易加工如果你折叠铝箔，然后展开，铝箔很容易折断。总的来说，在航天器上看到的“金箔”不仅仅是由黄金组成的。这实际上是金属化的多层薄膜，根据需要，航天器的不同部位被不同种类的薄膜覆盖。

太空金箔通常由一层薄薄的金、铝和银组成。最后两个可以用非常薄的溅射工艺镀出金色。通常使用几层可以显著提高涂层的强度。 镀金技术应用的一个很好的例子是现代航天服:头盔中的过滤器是由聚碳酸酯塑料制成的(防止紫外线辐射)，还覆盖着一层厚厚的黄金，足以保护宇航员免受太阳辐射。

因此，这些滤光器允许不超过35%的太阳辐射通过，从而充分保护眼睛免受红外辐射的外部影响，红外辐射在可见光谱之外，可能会对视力造成不可修复的损害而不被注意到。“黄金过滤器”可以阻挡几乎所有的紫外和红外辐射，以及大约60%的可见光谱辐射。

这种“金属箔”用于可以用于自我逃生，它能让你保暖，避免在危急情况下体温过低。它也叫做”太空毯“。 它不仅仅是一个金属罩。它还可以防火，一种在森林火灾中自我逃生的方法。防火多层结构包括一层二氧化硅和玻璃纤维。消防队员可以穿戴上这种“最后的求生手段”保护袋。

军机处留级大学士

太空任务中的轨道卫星或者着陆器上都会包裹一层“金箔”或者“银箔”，这些看起来反照率极高、金灿灿的外衣并不是为了简单的装饰或者将航天器包裹起来，而是为了适应太空中的极端环境，增加航天器的使用寿命而设计的。

外太空的极端环境

我们生活在地球上，有大气层的保护，可以为我们地球上的生物带来合适的压力、温度以及低辐射的环境，而在空无一物的外太空，那里的环境和我们地球有天壤之别。

首先是极端低温。我们在地球上所感受到的冷暖来自于大气的温度，大气中空气分子随机运动的剧烈程度就是温度这个物理量的体现，温度越高空气分子运动的越剧烈，撞击我们体表的时候就能将更多的动能传递给我们身体的皮肤，我们就会感觉到热。

而温度越低，空气分子所拥有的平均动能就越低，那么这些运动缓慢的分子在撞击到我们体表的时候，就会从我们体表获得动能，也就是带走热量，因此我们就感觉到了冷。而大气温度的高低，取决于吸收太阳能的多少。反观空无一物的宇宙真空，由于不存在任何的介质，也就没有任何东西能够吸收太阳能量，所以虽然在地球以外的空间离太阳更近，但依然十分寒冷。

而且在外太空由于没有介质的存在，热量传递并不能通过我们在地球上常见的、效率更高的热传导和热对流的方式进行，只能通过十分缓慢、效率非常低的热辐射来散发热量。因此我们人体假如暴露在了外太空，并不会在短时间内剧烈的失去温度，而是会缓慢的将自身的热量辐射出去，这个过程十分缓慢，所以在外太空我们并不会感觉到冷、也不会因为瞬间冻结而死亡，只会死于失压后的肺破裂。

不过外太空也并非没有一点温度的绝对零度，由于微波背景辐射的存在，外太空最低温度也比绝对领地高2.7K。

面向辐射源导致的极端温差。上面我们说，在外太空唯一能够传递热量的方式是电磁辐射，那么任何物体在面向辐射源的一侧就会大量的、持续的吸收热量，而缺少失去热量的热传导作用，这样就会造成物体的一侧热量积聚，导致极端高温。这就是为什么包括月球、水星在内的这些没有大气层的星球，在白天时地表温度能够达到数百摄氏度，而在夜晚的一侧温度可以低至零下数百摄氏度。这样的温差足以损坏任何人造航天器，也没有任何航天器能在这样的温差下正常工作。

外太空极强的辐射和宇宙尘埃。地球的磁场和大气层可以为我们阻挡大部分的宇宙高能辐射，包括太阳带电粒子流、紫外线、宇宙射线（高能质子束），这些东西都是电器元件的杀手，太阳耀斑的大规模爆发有时可以造成全球大面的停电和电气设备的损坏。

因此那些工作在外太空的航天器也同要会遭受宇宙高能辐射的危害。除了这些，在外太空中还存在着微小的尘埃碎片，由于航天器的运动速度非常快，经常与这些尘埃碰撞摩擦也会损害使用寿命。

鉴于以上一些危害因素的存在，所以人造航天器必须对此做出预防措施，那么身披“金甲”和“银甲”就是最好的办法。

多层绝缘毯

人造航天器外身披的“金箔”和“银箔”其实就是一种多层绝缘毯，简称“MLI”。主要用来隔离人造航天器和外太空的极端环境。MLI通常由聚酰亚胺构成，是一种透明的黄色材料，由于背面涂上一层分照率很高的铝膜，所以看起来就金光灿灿了。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，其具有耐高温，高绝缘的特性。

MLI只不过颜色和黄金或者银子相似，但并没有这两种成分。我们可以将它看作是人造卫星的绝缘外衣。

人造卫星穿上这样的反照率非常高的外衣，足以抵挡97%的太阳辐射，由于其高绝缘性，就可以防止因为电磁辐射导致的卫星温度过高。不仅仅如此，它既然能阻挡外面的热量进入卫星，那么也就可以阻挡卫星在深空旅行的途中不断的通过热辐射导致温度过低，也为航天器起到了保暖的作用。

而且MLI还可以阻挡太阳风粒子以及宇宙射线对航天器的撞击和破坏，当然也能为航天器阻挡宇宙微尘的侵害，也是保护航天器受到撞击的第一道防线。

MLI在宇宙中有如此优秀的表现，那么在地球更是能适应各种极端的环境，有十分广泛的用途，目前MLI已经走进了我们的日常生活，许多高端的救生、急救包中都配备了太空毯。

量子科学论

为什么大多数太空任务都使用金箔？

人类对太空探索的历史可以追溯到上世纪50年代。1957年10月，前苏联成功将世界上第一颗人造卫星送入地球上空的轨道；1959年1月，前苏联成功发射月球1号探测器，这是人类历史上发射成功的第一颗摆脱地球引力的航天器；1959年9月，前苏联发射了月球2号探测器，是历史上第一颗在月球表面硬着陆的航天器；1966年，前苏联成功发射了月球9号探测器并在月球表面实现软着陆；1971年5月，美国成功发射了水手9号探测器，成为历史上第一颗环绕地外行星运行的探测器；1977年9月，美国成功发射了旅行者1号探测器，是历史上第一颗进入外太阳系的空间探测器；2019年1月，我国成功发射了嫦娥4号月球探测器，是世界上第一颗在月球背面着陆的探测器。细心的朋友可能会发现，这些见证着人类太空探索脚步的卫星和探测器，其表面几乎全是被一层“金灿灿”的物质所覆盖，难道这是使用的金箔吗？

外太空的恶劣环境

• 超低温。宇宙空间中的所有物质，来源于137亿年前的奇点大爆炸，向外释放数不胜数的物质和能量，逐渐形成了现在宇宙中的星云、恒星、行星、卫星、小行星、彗星等形态各异的宇宙天体。随着爆炸带来的能量推动作用，宇宙也在不断地向外膨胀，宇宙的整体空间温度也在持续地下降，通过对宇宙微波背景辐射开展的相关监测和研究，目前宇宙整体温度已经下降到零下270.3摄氏度。

• 高辐射。宇宙空间中，不仅有大爆炸之后残留的背景辐射，还有来自各类恒星、中子星、黑洞等众多天体释放的高能粒子辐射，以及各类星体的电磁波辐射，从而形成了包含X射线、伽玛射线、高能质子流等多种形式共同构成的高辐射环境。另外，拥有磁场的星体，通过自身的磁场可以俘获这些高能带电粒子，又在星体的周围形成辐射性很强的辐射带。

• 大温差。由于宇宙空间中的物质浓度极低，来自恒星的热量，主要通过热辐射的方式传递，因此，无论是行星、卫星还是探测器，其面向恒星的表面温度会很高，可以达到100多摄氏度，而背向恒星的区域，温度则非常低，可以达到零下200多度。

• 强干扰。除上述特征之外，宇宙空间中还存在一定的星际尘埃、微小岩质碎片等物质，这些物质虽然质量很小，但是速度很快，仍然具有很强的动能，比如直径1毫米的星际尘埃甚至可以穿透3毫米的铝板。

探测器在太空中要经受的考验

除了以上外太空的恶劣环境对于探测器在宇宙空间的运行发生重要的影响之外，还要经受自身运行过程中所带来的诸多考验。比如：

• 发射升空并与火箭脱离的过程中，探测器与大气分子存在剧烈的摩擦，表面温度迅速升高，甚至能达到1000摄氏度。

• 探测器在发射、变轨和调整姿态等的过程中，会发生速度或者方向短时间内的迅速改变，产生一定的超重现象，无论是探测器结构，还是携载的仪器装备，都要承受住比地球上高得多的超重环境。

• 由于缺乏热量传播所需要的媒介，温度只能以热辐射方式进行，探测器内部各种仪器运行、发动机运转等过程中都会产生一定的热量，更为重要的是，探测器在面向恒星一侧的表面温度会很高，如果不能有效阻挡这些热量的吸收，那么内部元件受到散热效率的影响将会很大。

因此，探测器在太空中运行，除了要选择高精度、高灵敏性的设备仪器之外，其结构组成的物质也必须具备抵抗高温、超低温、高辐射、高温差、微小尘埃等星际物质侵蚀破坏的能力。

“金箔”的真身

出于上述实际需要出发，无论是卫星，还是探测器，对它们表面的防护意义重大，如果防护不到位，出现一点闪失，那么在发射或者运行过程中，都有很大的几率出现无法挽回的损失。而对于表面的防护，贴上“金箔”就是一种非常有效的方法。

从“金箔”的组成来看，其成分并不是我们表面上看到的是金子，而是一种非常高效的隔热材料，主要由聚酰亚胺或者聚酯所构成，外层再包裹上一层非常薄的铝膜。之所以选择聚酰亚胺，主要在于它的独特物理化学性质，特别是对于温度具有很强的耐受性，这种高分子材料既可以忍受400摄氏度以上的高温，也能够抵挡零下260多度的超低温而不发生变性、裂解或者破碎。同时，这种物质还具有很强的耐辐射、绝缘、抗压和耐氧化能力，是非常有利于保护太空探测器的绝热、绝导物质。

在实际应用中，航天器的这层“保护膜”被设计为多层的结构，每一层之间首尾相连，每一层之间还填充着非常薄、但分布均匀的涤纶网，最外层还加一层质地较轻、反射光谱范围更广的铝膜，可以最大限度地反射恒星光线，起到很强的隔绝外界的热辐射和电磁辐射。由于聚酰亚胺材料呈现淡黄色，多层叠加以后就表现出金灿灿的颜色，这也是我们形象地称之为“金箔”的原因。

由于聚酰亚胺这种优良的特性，它不光光是在航天领域应用广泛，其实我们日常生活中也不乏有应用的案例，比如灭火、制作电缆绕包材料、耐高温涂料、抗压工程塑料、湿度传感器等等，在人类的生产和生活中发挥着重要的作用。

总结一下

外太空非常恶劣的环境，决定了执行太空任务的卫星或者探测器，必须具备有效抵挡这些不利因素的基础能力，而运用耐受性、稳定性、缘热性都极强的聚酰亚胺材料制成“金箔”，覆盖在卫星或者探测器的表面，可以最大限度地提高在太空环境中的耐受性，对内部包裹的物体和仪器设备起到非常有效的保护作用，在确保航天器的正常稳定运行的同时有效提高运行寿命。

關鍵字: 任务 太空 科学