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低地球轨道空间环境下原子氧对材料的破坏 - x2 i3 p9 a5 j3 ^& l
原子氧是什么呢？如果理工科的男生们就不用多解释了，但是也可能会有文科生甚至文科女生对这个话题感兴趣，那就打个比方好了。 1 Y* g0 {6 W+ c F) _ \- J
大家平常呼吸到的氧气是两个氧原子快快乐乐生活在一起，组成的氧分子。这两个氧原子的感情并不是很稳固，比如遇到什么活泼金属K、Na、Ca之类的，两个氧原子就像看到了白富美和高富帅一样，分别寻找更好的归宿去了。如果没有遇到这么好的外部条件，这一对也可能分开，比如牛郎和织女就可能遇到王母娘娘的棒打鸳鸯，硬生生给拆开。 ![]()
' W5 E# W* [( S1 y3 {; J来，我们把牛郎织女想象成氧分子里的一对氧原子
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离开了地球及其大气层的保护，来自太阳的短波长紫外线就像是来自王母娘娘的利剑，可以轻松地打开氧分子内部两个氧原子之间的相互作用，把紧紧抱在一起的一对狗男女给活生生劈开，让他们从此变成孤男寡女。为什么要在这里用狗男女这个不太好听的词汇呢？没办法，谁让他们将来要大量的喂狗粮给别的材料呢，导致了极大的坏作用。
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也许这就是手持光剑棒打鸳鸯的王母娘娘
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在不是特别高的空间，比如大气层比较高的位置，还有比较多的氧分子。一个孤独的原子氧可能和另外一个氧气分子结合在一起，组成一个一夫一妻一妾的三口之家，这样就成了臭氧。臭氧是很有用的，前几年往往谈到的臭氧空洞屡屡让人发愁，没有臭氧的保护，意味着高能的紫外线可以畅通无阻的到达地面，这对人类和其他生物的危害是极其巨大的。比如爱美的美女们，把你们晒黑的就是紫外线，这还是很低剂量的紫外线，如果没有一个一夫一妻一妾组成的臭氧分子，你们遇到的问题就不是晒黑，而是晒糊了。 3 n% \/ p( C# O$ Z9 r/ V1 s( |4 f
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臭氧分子，别老看广告商和微信里不停在讲的臭氧危害，没有臭氧地球上早就没有生命了，更别说人类了，更别说美女了。
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# C+ F; T2 f4 d" G 但是这里有个问题，任何一个一夫一妻的家庭都是不愿意加上一个第三者的，虽然一夫可能很愿意，但是一妻会非常不愿意，小三如果想强行加入成为一妾是不可能的，这种情况下就需要一个从中说和的，叫媒婆似乎不太合适，我们就叫他CAT（猫）吧。其实CAT是催化剂的缩写，催化剂的另一个名字叫触媒。8 T% k: W7 L1 n/ u" {
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这样形成臭氧的其实是一个三体反应，需要一个家庭（氧分子）+一个小三（原子氧）+一个猫（第三元素）凑到一起才行，形成反应的难度还是比较大的。比如大家想想，不过人流再怎么拥挤，两个人撞到一起很容易，但是要恰好同一时间三个人碰到一起，难度还是挺大的。比如交通事故往往是双方事故，难得赶上个三方事故。' a/ v" \7 q2 R; c! \
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7 F1 {" Y& l- a; i: C; o而且形成的这个新的三口之间并不稳定，臭氧分子旁边可能恰好有一个原子氧，假定他是一个色狼，那么他就有可能勾引走这个家庭中的小妾，成为另外新的一对，这样大家就分别组成了两个和谐的一夫一妻的两口之家，皆大欢喜。当然也不排除小三上位，把原配排挤出去和色狼组成一个新的家庭，事实上这两种情况发生的概率是相同的，原配并不比小三有更多的优势。: m4 Q6 w! I+ t, R, [) B" k, j: T- J( s
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那么大家就可能有一个问题，为什么不让小三和色狼直接组成一个家庭呢？这样多么和谐稳定美好。因为这是有一个问题在里面。
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8 R0 k8 k! h2 n; ?: t其实小三和色狼本来也是和和美美的一家，但是王母娘娘棒打鸳鸯，把他们打散了。小三和色狼是原来某个氧分子里面的一对氧原子，棒就是携带者能量的高能紫外线，王母娘娘自然就是释放紫外线的太阳了。王母娘娘这一棒打下来，小三和色狼就从稳定状态变成不稳定状态了，他们这一对把棒打鸳鸯的棒子的能量吸收了，这一下从稳态变成了不稳态了。 ![]() , P T, d* p, r b7 \5 A( h
棒打鸳鸯，鸳鸯们受到了多重伤害，所以总想把伤害转移到第三元素上。0 l, ?0 n# P4 u* N
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如果小三和色狼直接结合，因为他俩都在高能的不稳态，是没法组成一个和谐的家庭的，只能再分开，哪怕他们是干柴烈火都不行。就像两个狗男女，时时刻刻都在气头上，每时每刻都在吵架，自然家庭就无法稳定。除非他们也能找到一个第三单体，都转变成稳态，同时把能量（狗粮）释放出去。 4 U5 W; {3 L; Q9 O4 }6 Y+ f
而且，大多数的氧气分子是不会被打开的，也就是多数的氧气分子还是稳定和谐的一夫一妻制家庭，这样小三和色狼见面的机会远不如小三遇到正常家庭的概率大，也就是更多的情况下形成了臭氧，臭氧再和原子氧反应变成正常的氧分子。9 _4 e! S( E) |" D( a( f( S
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但是，一般情况下，如果出现但是这两个字，就需要集中精力了，上课时候老师讲到但是两个字的时候，往往会敲两下黑板要大家注意。前面说的是在大气层里，但是之后的话题就到了大气层外的低地轨道了；前面的是航空（AV+IC公司）的麻烦，后面是航天五院、八院等单位的麻烦。前者大概像生活在普通县城里，“但是”后面的就到了撒哈拉大沙漠了。 ! R1 J/ K; _0 J+ q z4 f
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% k; c0 |& f+ ]* x) O这家公司只活动在大气层里的公司基本不用担心原子氧，倒是臭氧的对材料的损害需要考虑
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7 I; W( w* X. x S+ E* M/ y在普通县城里，三个人同时撞到一起的概率就很小了，在撒哈拉沙漠里，甭管是一个家庭（氧分子）+一个小三（原子氧）+一个猫（第三元素）还是小三+色狼+第三元素同时碰到一起，都是一个概率小于买彩票中500万的概念，而且这个地方几乎没有家庭（氧分子），全都被太阳这个王母娘娘拿着高能紫外线这根棒子打成野鸡和色狼了。
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7 f2 h) U( B" F在某个特殊情况下，这种情况的概率就会大大提高。什么情况呢？人类往低地轨道扔了个东西，比如人造卫星、空间站或者天宫之类的，这时候人类扔上去的这个东西就成了前面提到的第三元素。两个原子氧秀完恩爱，成了和和美美的一家，把能量（狗粮）传递给人造卫星、空间站或者天宫之类的。 : W0 ~0 ?# G- J9 m A
人造卫星、空间站或者天宫这些单身狗们都是在地球大气层的最下面建造完成的，哪见过这种世面，纷纷表示这个狗粮消受不起，被撑死了。从宏观上来看，就是材料老化速度急剧加速，性能以难以想象的速度劣化下去。比如太阳能电池板可能性能衰减，有机材料变成了无机材料，润滑材料失效。最后一项，往往是导致某些运动部件在空间环境下不能正常运行的原因，二硫化钼是很好的固体润滑剂，但是在原子氧的作用下，很快就变成了三氧化钼，成了摩擦材料。这种情况下强制运行活动部件，只能导致机械和电机部分的损坏，严重的还可能导致任务失败。
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再比如镜头，镜头上都有涂层以增透，地面上用的是氟化镁，到了空间就惨了，氟化镁会被原子氧这种野鸡色狼类的高能态氧化剂强行变成氧化镁，然后挺好的清澈透明的大眼睛就开始生长白内障了。现在用的是氧化硅-氧化钛复合涂层。: W+ {+ ]4 D* M( J
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大概和这个情况差不多，相机坏了个镜头大家很心痛，卫星坏了个镜头很多人都很心痛4 e" g0 x- h* ]! f o
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4 W( q! }1 E0 S& P$ H# p这里面还要注意，这狗粮是强行喂进去的。轨道上运行的飞行器，速度是以公里/秒计算的，比子弹快多了，比导弹也快。原子氧的速度基本忽略不计，意味着这狗粮虽然量不是很大，但是却是以导弹的速度向单身狗们喂进去的，太残忍了。
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好在原子氧有个缺点，只能影响到表面很薄的一层，虽然这种作用向针扎一样的难受，但是也像针扎一样，只能伤到皮肤，伤不到深层部分，东方不败那种绣花针不存在于现实中，我们并不是在讨论小说。) C* b/ k% S9 k* J7 v+ B
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这就给了我们一种解决问题、提供防护的思路，找到一种对狗粮这种恩爱免疫的人群，挡在单身狗的外面，不就解决了吗？但是什么人群能够对狗粮免疫呢？显然只有一个特定的群体能做到这一点，阉党。因此，有请诸位公公们闪亮登场。9 ~8 M4 [1 ^1 e4 E6 Q( z
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0 h2 L5 o$ l+ F8 s ^2 H对于阉党，狗粮不是问题，再多也不是问题。
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/ N6 n* O9 E: q: I这就是防护涂层，这种防护涂层分成两种，一种是天生的阉党，比如某些无机材料，氧化铝涂层啥的；另一种是气不过被喂狗粮，自己变性成了阉党，比如有机硅涂层啥的。涂层一定要注意连续性、孔隙率、与基体的结合力。( `# ^/ V! u! @2 ?3 h: c
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1 b6 Q3 Y; L2 o- F' i( F4 A7 }另一种思路是直接拿阉党来干活，比如用陶瓷轴承，不存在需要润滑的问题，也就不存在润滑材料这种单身狗被狗粮撑死的麻烦，阉党没有这个需要，不用考虑狗粮对他们的伤害。
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原子氧这个东西还有个麻烦，就是地面不好模拟。有些问题是总装或者做成部件之后才会暴露，但是不好做到那么大体积、长时间的空间环境模拟。 & t: P6 _: A V3 W. s6 O1 H
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发表于 2017-8-5 12:20:57
