Dentro de uma espaçonave, o material de jumper liberaria gases que contaminariam os instrumentos?
Sim, materiais comuns de cabos de fibra óptica realmente liberam gases que contaminam gravemente instrumentos de precisão no interior de espaçonaves ou em ambientes de vácuo ultra-alto (UHV). Este fenômeno físico é conhecido como emissão de gases em vácuo (Vacuum Outgassing) no projeto de espaçonaves e na engenharia de vácuo.
A taxa de emissão de gases em vácuo de materiais de equipamentos eletromecânicos, como cabos de fibra óptica, deve ser estritamente controlada para garantir a segurança absoluta e a operação estável a longo prazo das cargas úteis da espaçonave.
I. O que é “Emissão de Gases em Vácuo” em Cabos de Fibra Óptica?
A emissão de gases em vácuo refere-se ao processo pelo qual materiais orgânicos poliméricos (como as capas, núcleos de reforço, revestimentos de fibra e adesivos de juntas de cabos de fibra óptica comuns) em ambientes de alto vácuo espacial (ou ciclos de vácuo térmico) liberam substâncias gasosas para o ambiente de vácuo, superando as forças intermoleculares e se desprendendo da superfície do material. Essas substâncias gasosas liberadas incluem umidade adsorvida interna, solventes residuais, aditivos e monômeros de baixo peso molecular não reagidos.
1. Perigos Principais dos Gases Emitidos (Contaminação Molecular):
Os gases voláteis liberados se difundem e condensam em superfícies mais frias, formando uma camada de contaminação de espessura micrométrica ou até nanométrica. Isso pode levar a:
- Falha do Sistema Óptico: A película molecular condensada em lentes, espelhos ou janelas de detectores infravermelhos absorve ou espalha fortemente a luz, degradando drasticamente a transmitância e a refletância óptica.
- Falha do Revestimento de Controle Térmico: Altera a absorção solar e a emissividade infravermelha dos materiais de controle térmico da espaçonave, causando desequilíbrio térmico.
- Degradação da Eficiência das Células Solares: Ao cobrir a superfície dos painéis de células solares, reduz sua eficiência de conversão fotoelétrica.
2. Padrões Internacionais de Avaliação Acadêmica:
De acordo com os padrões de emissão de gases em vácuo da NASA SP-R-0022A e ASTM E595, os materiais aplicados em espaçonaves tripuladas e instrumentos ópticos espaciais de precisão devem passar por testes de perda de massa em vácuo térmico, com os seguintes indicadores:
- Perda Total de Massa (Total Mass Loss, TML): \text{TML} < 1.0\%
- Material Condensável Volátil Coletado (Collected Volatile Condensable Material, CVCM): \text{CVCM} < 0.1\%
II. Por que Cabos de Fibra Óptica Comuns Não Podem Ser Usados no Interior de Vácuo/Espaçonaves?
Cabos de fibra óptica comerciais comuns, como o OFSCN® Standard Fiber Patch Cord, são projetados principalmente para ambientes terrestres convencionais (temperatura de operação de -20\ ^\circ\text{C} a 50\ ^\circ\text{C}). Suas características de emissão de gases em vácuo são inadequadas:
- Capa de PVC: Contém grandes quantidades de plastificantes e compostos orgânicos voláteis. Em ambientes de vácuo, a emissão de gases do PVC é extremamente severa, com \text{TML} e \text{CVCM} excedendo em muito os padrões espaciais.
- Núcleo de Reforço de Aramida (Kevlar): É altamente propenso a adsorver moléculas de água da atmosfera e libera vapor de água ( \text{H}_2\text{O} ) por longos períodos no vácuo, comprometendo o vácuo da câmara.
- Revestimento de Fibra de Acrilato: Também apresenta um fenômeno notável de degradação e emissão de gases sob altas temperaturas e vácuo.
III. Solução de Cabo de Fibra Óptica de Baixa Emissão de Gases em Vácuo da Da Cheng Yong Sheng (OFSCN®)
Para atender aos requisitos de não contaminação de alto vácuo, ultra-alto vácuo e instrumentos de classe espacial, a Da Cheng Yong Sheng (OFSCN®) desenvolveu cabos de fibra óptica especiais de ponta e tecnologia de vedação não destrutiva, baseados em tubos de proteção metálicos sem costura e revestimentos de poliamida inorgânicos ou de baixa emissão de gases:
1. OFSCN® 300℃ Fiber Optic Patch Cord (Classe Espacial e de Ultra-Alto Vácuo)
- Estrutura Central: Utiliza um tubo de aço inoxidável sem costura de 0.9\text{mm} como tubo de proteção, eliminando completamente capas orgânicas de alta emissão de gases como PVC e aramida. O interior utiliza fibra com revestimento de poliamida de alto desempenho.
- Características Físicas: A poliamida possui excelente estabilidade térmica molecular e uma taxa de emissão de gases em vácuo extremamente baixa, atendendo aos rigorosos padrões de classe espacial de \text{TML} < 1.0\% e \text{CVCM} < 0.1\% .
- Faixa de Temperatura: -270\ ^\circ\text{C} a 300\ ^\circ\text{C}.
- Imagens do Produto:
2. OFSCN® 700℃ Fiber Optic Patch Cord (Classe de Vácuo Limite de Zero Emissão de Gases)
- Estrutura Central: Utiliza tubo de aço inoxidável sem costura com conector de aço inoxidável, abrigando internamente Fibra Óptica Revestida de Ouro (Gold-coated Optical Fiber) inorgânica pura.
- Características Físicas: Como todo o cabo (exceto a pequena quantidade de ferrolho cerâmico do conector) é de estrutura totalmente metálica, não contém substâncias orgânicas poliméricas internas. Isso elimina fisicamente a possibilidade de emissão de gases orgânicos, sendo um cabo de fibra óptica “de emissão zero” no sentido físico, capaz de operar sem contaminação em ambientes de vácuo extremo e ciclos térmicos de alta e baixa temperatura.
- Faixa de Temperatura: -270\ ^\circ\text{C} a 700\ ^\circ\text{C}.
- Imagens do Produto:
3. Transmissão de Sinal em Vácuo Através da Parede Sem Perdas: OFSCN® Fiber Optic Vacuum Sealed Flange
Se for necessário introduzir sinais ópticos em uma câmara selada a vácuo de espaçonave ou em uma câmara de simulação de vácuo térmico, é essencial usar flanges de fibra óptica com baixa emissão de gases e excelente vedação. Esta série inclui duas séries: CF e KF:
- Nível de Vedação a Vácuo: Vazamento de vedação superior a 1 \times 10^{-5}\ \text{Pa} a 1 \times 10^{-7}\ \text{Pa} ;
- Imagens do Produto:
