My tu się krzątamy wokół codziennych spraw, a on tam sobie leci w tej kosmicznej pustce, i to już od dwóch tygodni, wśród mroku i zimna. Teraz, gdy piszę te słowa, jest już oddalony od naszej kochanej Ziemi o przeszło milion kilometrów (trzykrotnie dalej niż Księżyc!). Samotny wśród próżni, milczący, skoncentrowany na powierzonym mu zadaniu i świadom powagi swej misji.
Mowa oczywiście o Teleskopie Kosmicznym Jamesa Webba, który wystrzelono w kosmos w pierwszy dzień Bożego Narodzenia. O nim samym i pokładanych w nim nadziejach napisano lub powiedziano już tysiące słów. Ja chciałbym się zatrzymać chwilę przy jednym z materiałów użytych do jego zbudowania.
[NASA, Public domain, via Wikimedia Commons]
Jednym z głównych elementów Teleskopu jest potężnych rozmiarów (o powierzchni kortu tenisowego!) ekran chroniący aparaturę pomiarową od promieniowania słonecznego. Składa się on z kilku warstw wyjątkowego polimeru o nazwie kapton, czyli poli(oksydifenylo-piromelitimidu).
Kapton wydaje się być stworzonym do użycia w kosmosie, a wiec w warunkach bliskich absolutnej próżni i temperaturach rzędu zera absolutnego. Kapton niezwykle słabo pochłania różne gazy, a tym samym nie uwalnia ich przy niskich ciśnieniach. W dodatku zachowuje swoje właściwości sprężyste i izolacyjne w szerokim zakresie temperatur. Jest też bardzo odporny na działanie wysokoenergetycznego promieniowania, w tym promieni rentgenowskich.
[Jérôme, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons]
Choć wystrzelenie Teleskopu przyniosło wielkie zainteresowanie kaptonem, to trzeba wiedzieć, że był on już stosowany we wcześniejszych generacjach pojazdów kosmicznych. Wykorzystano go w lądowniku księżycowym podczas misji Apollo 11.
Wielokrotnie taśmy kaptonowe stosowano przy reperowaniu orbitalnych stacji kosmicznych, w tym lecącej właśnie gdzieś nad nami Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Nie sposób zliczyć sond kosmicznych, do których budowy wykorzystano ten właśnie materiał. Wymieńmy choćby sondę New Horizon wysłaną na krańce naszego Układu Słonecznego. Kapton stosowany jest również w samolotach, jako izolator przewodów elektrycznych, a także w przemyśle elektronicznym jako warstwa izolacyjna, chroniąca delikatne elementy wrażliwe na wyładowania elektrostatyczne.
Kapton został wynaleziony w latach 60. XX w. w laboratoriach koncernu chemicznego DuPont. Jego synteza polega na kopolimeryzacji dibezwodnika piromelitowego i 4,4′-oksydifenyloaminy. Produktem pośrednim procesu jest powstanie polimeru – poli(kwasu amowego). Ostatni etap syntezy, tzw. imidyzacja, polega na reakcji wewnątrzcząsteczkowej, kiedy grupa karboksylowa reguje z grupą aminową, co zachodzi w temperaturze ponad 200°C.
[wg Hiçyılmaz i Bedeloğlu, 2021 (doi:10.1007/s42452-021-04362-5)]
A jeśli ktoś ma ochotę wziąć do ręki trochę tego niezwykłego materiału nie musi pisać próśb do NASA. Taśmę kaptonową można kupić bez trudu w internecie już za kilkanaście złotych. Jak widać, kosmiczne właściwości nie muszą zaraz oznaczać kosmicznej ceny 😉
Wojciech Smułek
10.01.2021