航天飞行器外表的那层金灿灿的聚酰亚胺多层隔热材料MLI
很多现代通信卫星、侦察卫星、深空探测器以及将要被送上太空的韦伯太空望远镜的表面，都被一层金灿灿或者银闪闪的薄膜覆盖着。这种薄膜对航天器的安全起着至关重要的作用。很多人将其误认为是金箔或者是银箔，实际上，这是一种名叫聚酰亚胺的高性能聚合物材料与金属材料复合而成的薄膜。
一位NASA戈达德太空中心的女工程师正在给美国“陆地卫星计划”中的一颗卫星上的红外传感器设备铺设“多层隔热材料”（MLI）。
上世纪60年代，美国空军、海军和大量的航空航天研发单位都在苦苦寻求能够进一步提升飞行器性能的新型高分子材料。在这样的背景下，杜邦公司推出了两种超级纤维，一种叫做“聚对苯二甲酰对苯二胺”，这种材料的强度是同等重量下的钢材的5倍，另一种：聚酰亚胺。
聚酰亚胺刚一诞生，就成为了当时世界上最耐热的有机高分子材料，加上其不错的机械性能，这个先天条件足够使其在洲际弹道导弹领域发挥重要作用了。于是，上世纪60年代，以聚酰亚胺纤维改进酚醛树脂性能，用于洲际弹道导弹弹头的研究和用聚酰亚胺来缠绕固体火箭发动机外壳的研究就开始入雨后春笋一般地开展了起来。
聚酰亚胺的出现还是晚了那么几年。
从1958年波音拿到订单到1967年4月份，这9年时间，波音生产并协助部署了整整1000枚民兵导弹。直接参与到民兵项目中的波音员工，前后多达39700人。
大量民兵导弹已经被生产出来了，而且之前用的那些有机高分子材料的性能还是可以的。举个例子：当时实验室里能够拿出的弹道导弹用聚酰亚胺材料，其热稳定温度高达371℃，当工程师们兴奋地把结果公布并期待民兵导弹大量采用的时候，得到的答复是，原本的芳香锦纶的热稳定温度已经达到了204℃，没有更换材料的迫切需求。
（值得注意的是，在上世纪60年代，在导弹和火箭领域，工程塑料的应用已经开始逐步变得广泛，这一点要比航空领域领先得多。）
航天器热控制的重要帮手
上世纪60年代，阿波罗计划正在如火如荼地进行中。
公元1969年7月20日20时17分43秒，阿姆斯特朗登上了月球表面，然后说了“这是我的一小步，却是人类的一大步”这句话。
阿波罗登月舱的表面
接受到阳光照射时，月球表面在白天的最高温度可达123°C。 到了晚上，在登月舱外面，月球上的温度会骤降至零下233°C。这样的温度差，普通材料是难以忍受的，而且还要伴着无时不刻不在轰击着材料表面的辐射，另外还得撑过登月舱在月球发射时产生的羽流。
终于，聚酰亚胺被人记起，然后一上来就是向上图那样大量地应用。
当然，所谓“多层隔热材料”（MLI）实际上是聚酰亚胺与铝箔的结合体。
选用铝来作为聚酰亚胺的队友，其主要原因并不是铝便宜，而是如上图那样，铝金属对于波长从0.2微米到1.2微米的辐射都有着78%以上的反射率，表现比较稳定。（虽然在0.82微米的近红外波段有一个反射率低谷，不过整体表现良好。）而金、银、铜对波长较短的辐射的反射率相对来说比较低。
多层隔热材料中，依然有着金、银、铝等多种金属选择。就看设计师倾向于选择怎样的性能指标了。
2013年12月19日发射升空的欧空局一颗大型太空望远镜盖亚（Gaia）。
中国早在上世纪60年代就开启了对聚酰亚胺的系统研究，并且正在努力进入并保持先进高分子材料第一梯队的位置。
上图为中国和巴西共同研制的中巴资源卫星4号对地观测卫星。
印度火星轨道探测器于印度标准时间2013年11月5日2:38 PM（9:08 UTC）在位于斯里赫里戈达岛的萨迪什·达万航天中心一号发射台以 PSLV-XL C25 型火箭发射。2013年11月30日 19:19 UTC，火星轨道探测器发动机开动23分钟进入霍曼转移轨道，离开地球轨道而进入飞向火星的日心轨道。
美国的火星勘测轨道飞行器上面也大量应用了MLI。该飞行器基本上可以被看做是一颗绕着火星飞行的侦察卫星。
MLI多层隔热材料将有机高分子聚酰亚胺层与金属层结合起来，起到了抵御辐射、改善航天飞行器热环境的作用。
既然是多层、多种，那就就不一定会拘泥于原有的配方了。实际上，如今金色、银色甚至是黑色的MLI都已经达到了可以实用的成熟程度了。
环绕木星的朱诺探测器，看起来是银闪闪的，而不是金灿灿的。
预计明年发射升空的詹姆斯·韦伯太空望远镜（哈勃望远镜的后续计划），其主要敏感的波长集中在红外区域，因此对屏蔽红外辐射干扰的要求非常高。因此她采用了巨大的MLI屏蔽伞。
聚酰亚胺从洲际弹道导弹的延寿项目的背景中诞生，虽然错过了在弹道导弹上的大量应用的时机，但却在航天器中大放异彩。
作者：邢强 来源：小火箭
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