2016年6月24日
美国国家航空航天局(NASA)的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)将搭载闪闪发光的银色五层遮阳板，这是材料科学和工程领域的一项复杂而创新的壮举。欧洲杯线上买球
一名工程师在无尘室看着其中一层遮阳板，上面显示了网格状的“止裂”图案。信用额度:Nexvolve
每一层都由一种独特的复合材料制成，每一层都有特定的厚度和尺寸，它们必须在空间上精确地分开。甚至有特殊的接缝和加强，以限制陨石损害。
美国国家航空航天局和它的工业伙伴开发了一种轻型、坚固的方法，用构成遮阳板的材料来保护望远镜和镜子免受太阳红外辐射。这种遮阳板的独特之处在于其坚固而超薄的材料，特殊的风筝形状，以及其层的特殊作用。
材料组成
遮阳板由一种叫做Kapton的材料五层组成。每一层都被涂上铝，而在最热的两层(指定为第1层和第2层)面向太阳的一面也有一层“掺杂硅”(或处理硅)涂层，以将太阳的热量反射回太空。遮阳板是韦伯望远镜的关键部分，因为红外摄像机和仪器必须保持在非常寒冷的环境下，远离太阳的热量和光线才能正常工作。
Kapton是一种聚酰亚胺薄膜，由杜邦公司在20世纪60年代末开发。它具有很高的耐热性，在从- 269到+ 400摄氏度(- 452到+ 752华氏度)的广泛温度范围内保持稳定。在这些温度的最高温度下，它不会熔化或燃烧。在地球上，Kapton聚酰亚胺薄膜可用于各种电气和电子绝缘应用。
遮阳板层还涂上了铝和掺杂硅，以保证其光学特性和在太空环境中的寿命。掺杂是在硅涂层过程中混入少量其他材料的过程，以使涂层导电。涂层需要是导电的，这样薄膜可以被电接地到JWST的其余部分，不会在他们的表面上建立一个静电电荷。硅有很高的发射率，这意味着它能发出最多的光和热，并阻止太阳的热量到达将位于它下面的红外仪器。高反射率的铝板表面还能将剩余的能量从遮阳板边缘的缝隙中反射出来。
风筝形状和层次
风筝般的形状和遮阳板的层数在韦伯望远镜上都起着重要作用。每个不同的层都被精确地定位和分离，以完成它们的功能。
马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的韦伯望远镜遮阳板经理詹姆斯·库珀说:“这种形状和设计也会将热量传递到外围和层之间。”航天器总线在“核心”或“中心”产生的热量被挤出膜层之间，这样就不会给光学器件加热。
库珀说:“这五层望远镜需要屏蔽和重新定向足够的热量，使望远镜能够达到所需的温度。”“第5层主要用于弥补缺陷、微流星体空洞等。”两层之间的间隙提供了额外的绝缘效果。
每一层遮阳板都非常薄。第一层面向太阳，厚度只有0.05毫米(0.002英寸)，而其他四层为0.025毫米(0.001英寸)。铝和硅涂层的厚度更小。硅涂层厚度约为50纳米(1.9微英寸)，铝涂层厚度约为100纳米(3.93微英寸)。
这些层的大小和形状略有不同。第5层(就在主镜下面)最小，第1层最大。第1层相对平坦，第5层更弯曲。这两层的中心距离较近，边缘距离较远，以便将热量从中心引到层外。
韦伯望远镜的光学(像红外相机和镜子一样)必须始终保护，避免直接暴露在任何热物体上。因此，薄膜的尺寸和位置使得镜子只能直接看到寒冷的第5层，而太阳只能直接照射到第1层，无论天文台指向哪个方向。
特殊的缝
这种薄膜材料很坚硬，但如果它有一个小的撕裂或洞，这个洞可能会变得更大。因此，有一种特殊的过程叫做热点粘合(TSB)，即每一层都被熔化在一起的区域。此外，膜材料的加强条每隔6英尺左右与母膜粘接一次，形成一个网格状的“止裂”。
库珀说:“通过测试表明，这种方法可以阻止撕裂，并防止它延伸到给定的网格区域之外。”因此，如果流星体或小陨石在遮阳板的一层上出现一个洞，其损害的大小是有限的。这不是为了阻止流星体，而是为了控制受损区域。
极端温度和遮阳板
当天气变冷时，遮阳板的材料会收缩，而热层会膨胀。库珀说:“与其他材料相比，卡普顿材料的多样性最大限度地减少了这一点。我们测试过这种材料，所以知道它能收缩多少。我们在制造和分析中都考虑到了这一点，预测我们将在太空中得到的形状。我们还在温度和真空条件下测试了三分之一的五层遮阳罩，以验证我们的预测。”
詹姆斯·韦伯太空望远镜是美国宇航局哈勃太空望远镜的科学继承者。它将成为有史以来最强大的太空望远镜。韦伯是一个国际项目，由美国宇航局及其合作伙伴，欧洲航天局和加拿大航天局领导。
来源:http://www.nasa.gov/