人類發射至太空的探測器其外殼包裹的一層類似金箔的其實是一種多層複合材料，它是起到隔熱反射Sunny的保護作用，是由聚醯亞胺聚脂材料再貼上一層金色的鋁箔用於包裹太空探測器，由於太空是真空的沒有氧氣和水的氧化只要不被流星隕石碰撞探測器可以長久地留在太空。

“為什麼大多數太空任務都使用金箔？”，不論是太空中的衛星，還是月球上的探測器，它們的表面總是被一層“金燦燦”薄膜覆蓋，甚至有些朋友以此發出感慨：怪不得太空探索是一項非常燒錢的活動，原來探測器上貼滿了金子呀。那麼這些金燦燦的薄膜真的是金箔嗎？

我們知道不管是衛星還是月表的探測器，它們都是非常精密且珍貴的裝置，要想在惡劣的太空環境中工作，就需要為它們提供完善的保護機制。在地球表面，由於大氣層的存在，地表的任何物體都“浸在”空氣中，空氣本身作為一種傳熱介質，可以使其內部的物體均勻受熱，而太空並不存在這種條件，由於缺少傳熱介質，太空中的衛星首先要面對的就是溫控問題。

雖然太空的背景溫度大約是-270攝氏度，但處於地球軌道的衛星在面對太陽的一側，由於受到太陽直接照射的影響，該側溫度往往高達一百多攝氏度，而且由於太空中沒有傳熱介質的存在，衛星的散熱也是一個難點，僅能透過熱輻射散熱，衛星受到的這種高溫足以影響到衛星內部電子元件的執行安全，那麼有沒有什麼辦法在隔絕衛星受到的熱量呢？有，就是貼“金箔”。

其實衛星上貼的“金箔”是一種隔熱材料，它既起到反射太陽輻射的作用，也起到隔絕熱量的作用。雖然看起來“金燦燦”，但是這種“金箔”本身並不含有金子，它是聚醯亞胺和鋁箔的複合體。聚醯亞胺本身是一種淡黃色物質，這也是這層薄膜金燦燦的原因。聚醯亞胺指主鏈上含有醯亞胺環(-CO-NH-CO-)的一類聚合物，是一種綜合性能極佳的有機高分子材料，其可耐受四百度以上的高溫，而且在-269℃的液氦中浸泡也不會脆裂，除此之外，聚醯亞胺還具有優良的機械效能和耐輻照效能以及介電效能，因此該物質也就變成了航天器絕熱層的第一選擇。

聚醯亞胺不僅在航天活動中有大量運用，在其他領域也有廣泛的用途。得益於聚醯亞胺的優良自熄性和絕熱性，聚醯亞胺可以用來加工成防火織物，用於火災救援；聚醯亞胺在潮溼環境中會表現線性膨脹，以此可以用於溼敏感測器的製作；聚醯亞胺在光電行業和工程塑膠行業也有大量應用。

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2018年12月8日，中國成功向月球發射了嫦娥四號探測器，並與2019年1月3日成功實現月球背面軟著陸，中國成為第一個實現月球背面軟著陸的國家。

嫦娥四號探測器是中國航天科研人員的集大成作，它全身金光閃閃，“土豪”加身，其實它全身被薄薄的金箔所覆蓋。我能回顧航天曆史，有很多航天探測器都覆蓋薄薄的金箔。那為什麼大多數太空任務都使用金箔呢

宇宙中恆星向外輻射熱能，衰老、爆炸向外發射高能射線，如太陽電磁輻射、太陽耀斑爆發發射的高能粒子、太陽風等。所以太空是一個高輻射的環境。雖然宇宙中恆星向外輻射熱能，當隨著恆星數量減少，宇宙的溫度也在逐漸下降，現在宇宙的平均溫度是－270.3℃，所以宇宙還是個極寒的環境，就拿月球來說，由於月球沒有大氣層包圍，月球的晝夜溫差很大。

金箔是用黃金錘成的薄片，黃金的性質穩定，能抗氧化、防腐蝕、防輻射，用金箔覆蓋嫦娥探測器，一方面能夠阻擋高能粒子輻射對探測器儀器執行的影響，而且白天能夠反射太Sunny，防止儀器超溫；夜間也能起到保溫的作用，不至於溫度急劇下降影響裝置執行。

所以，在太空中或者是晝夜溫差很大的天體中執行太空任務的探測器一般都需要用金箔覆蓋全身，以防止太空惡劣的環境對探測器的影響。

航天器上面包裹的金燦燦薄膜是什麼

我們都知道航天器工作的太空環境很惡劣，沒有大氣保護的航天器材料每時每刻都接受著高能粒子與輻射，會使部件過早分解失效。

為應對太空環境，高分子研究人員研製出了出色的航天器外衣的材料：聚醯亞胺。

這種材料有著超強的耐熱效能和超寬的溫度使用範圍。聚醯亞胺在-100℃到300℃的溫度區間內，都能安全可靠地工作。它還擁有優秀的機械效能，在材料密度不到鋼的六分之一，其抗拉強度達到100-400MPa之間，同時，它有抗氧化耐腐蝕能力，普通的有機溶劑無法造成傷害。

聚醯亞胺是採用高溫熱處理聚醯胺酸溶液（有機芳香四酸二酐和有機芳香二胺二者反應後形成），使聚醯胺酸脫水環化的方法合成。

在航天領域，聚醯亞胺通常複合了金屬材料。常見的與鋁複合成MLI薄膜，之所以不用金銀複合是因為鋁更適合。下圖原引[了不起的中國製造]圖片。

相比於其他金屬，鋁在紫外到紅外區域都擁有很高的反射率，而其他金屬材料在這一波段範圍都比較差。可以理解為反射率越高，就意味著能反射大部分能量，從而達到良好的隔熱效果。

在特殊的工作波段需求，有的還是會考慮選擇金、銀等材料，不同的金屬材料選擇會使得最後的聚醯亞胺多層隔熱。下圖是中國使用銀複合材料聚醯亞胺。

如在螢幕反光上，白色聚醯亞胺薄膜有著耐高溫且能穩定光源反射。黑色聚醯亞胺薄則可以很好地為管線遮蔽干擾。

隨之科學技術的發展，中國對聚醯亞胺生產及應用都有了很大的飛躍，相信在不久的將來，中國一定能取得世界矚目的科技成果。

1.什麼是聚醯亞胺？

聚醯亞胺是綜合性能最佳的有機高分子材料之一，其具有耐高溫，高絕緣的特性。其耐高溫達到400多度以上。聚醯亞胺可以分為脂肪族、半芳香族和芳香族聚醯亞胺三種。根據鏈間相互作用力，又可以分為交聯型和非交聯型。

2.聚醯亞胺鍍鋁有什麼作用？

其實大多數都是用作隔熱作用，因為在外太空下，沒有大氣層的保護，太空探測器直接暴露在太陽底下，溫度是很高的，所以要有隔熱膜。而聚醯亞胺鍍鋁就是隔熱膜之一。

總結：

執行太空任務的太空探測器外面覆蓋的一層金色薄膜其實是一種高分子材料，而聚醯亞胺鍍鋁就是其中一種，它不是金箔！

金箔乍一看好像是非常珍貴，而且價格也十分昂貴的金屬，但其實不是這樣的。它也被叫做“多層絕緣體“，或者隨NASA叫它MLI也行。

MLI是一種由五種反射膜組成的多層但厚度不一的輕量級混合物。它們通常由聚醯亞胺或聚酯組成，外面再裹上一層薄薄的鋁膜。它具體的成分還得看衛星軌道所在何處，飛行器欲往何處，隔絕層意欲保護何物，以及它將受多強烈的Sunny照射。

衛星上的多層絕緣體主要被用來控制溫度，以及保護那些處於太空極端溫度下的脆弱的儀器。要知道，按慣例，太空中的溫度可以從零下200華氏度飆升到300多華氏度，更不用說那些由內而發的超高溫。

儘管MLI不能算一種特別優秀的絕緣體，在接近真空的太空中，輻射是主要的熱傳導方式，這麼設計是為了把太陽輻射反射回太空。

MLI還提供了一層保護層，用來抵禦灰塵的影響（特別是在月球和火星上時尤其重要）。它能夠幫助保護脆弱的儀器和感應器們免受太空碎片微粒的傷害。

沒錯，MLI多層絕緣體。同理它也可以在地球上被用來隔絕超導磁體低溫恆溫器。

我們用鋁，而不是金，來將溫度降至絕對零度以上的4K。這一層鋁薄到什麼程度呢？如果你從一張通常由十層組成的箔紙中單拎出一層（這裡說的十層中每一層都由滌綸網隔開），並且將它放在眼前，你的視線便可以輕而易舉地穿過它看到別的東西（就像膠帶紙那樣）。

有趣的地方在於，如果你想將兩張箔紙合為一張，你就得用鋁聚酯磁帶將A箔的第一層與B箔的第一層相連，同理A箔的第二層也必須與B箔的第二層想接，以此類推直到最後一層。這是因為每一層的熱電勢都是不同的，最外層的溫度最高，之後隨著層數的減少溫度也跟著遞減。所以如果第一層碰到了第十層，隨之發生的我們叫熱短路。

如果第一層，即最外層的輻射負荷量減少了百分之七十五，那麼第二層剩餘百分之二十五的熱負荷也會減少百分之七十五，以此類推。正是因為這種遞減效應，所以我們一般會使用二十層的箔紙。而且，低溫恆溫器置於真空中，線圈或結構與低溫恆溫器之間的空間尤為珍貴。

為什麼大多數太空任務都使用金箔？

人類對太空探索的歷史可以追溯到上世紀50年代。1957年10月，前蘇聯成功將世界上第一顆人造衛星送入地球上空的軌道；1959年1月，前蘇聯成功發射月球1號探測器，這是人類歷史上發射成功的第一顆擺脫地球引力的航天器；1959年9月，前蘇聯發射了月球2號探測器，是歷史上第一顆在月球表面硬著陸的航天器；1966年，前蘇聯成功發射了月球9號探測器並在月球表面實現軟著陸；1971年5月，美國成功發射了水手9號探測器，成為歷史上第一顆環繞地外行星執行的探測器；1977年9月，美國成功發射了旅行者1號探測器，是歷史上第一顆進入外太陽系的空間探測器；2019年1月，中國成功發射了嫦娥4號月球探測器，是世界上第一顆在月球背面著陸的探測器。細心的朋友可能會發現，這些見證著人類太空探索腳步的衛星和探測器，其表面幾乎全是被一層“金燦燦”的物質所覆蓋，難道這是使用的金箔嗎？

超低溫。宇宙空間中的所有物質，來源於137億年前的奇點大爆炸，向外釋放數不勝數的物質和能量，逐漸形成了現在宇宙中的星雲、恆星、行星、衛星、小行星、彗星等形態各異的宇宙天體。隨著爆炸帶來的能量推動作用，宇宙也在不斷地向外膨脹，宇宙的整體空間溫度也在持續地下降，透過對宇宙微波背景輻射開展的相關監測和研究，目前宇宙整體溫度已經下降到零下270.3攝氏度。

高輻射。宇宙空間中，不僅有大爆炸之後殘留的背景輻射，還有來自各類恆星、中子星、黑洞等眾多天體釋放的高能粒子輻射，以及各類星體的電磁波輻射，從而形成了包含X射線、伽瑪射線、高能質子流等多種形式共同構成的高輻射環境。另外，擁有磁場的星體，透過自身的磁場可以俘獲這些高能帶電粒子，又在星體的周圍形成輻射性很強的輻射帶。

大溫差。由於宇宙空間中的物質濃度極低，來自恆星的熱量，主要透過熱輻射的方式傳遞，因此，無論是行星、衛星還是探測器，其面向恆星的表面溫度會很高，可以達到100多攝氏度，而背向恆星的區域，溫度則非常低，可以達到零下200多度。

強幹擾。除上述特徵之外，宇宙空間中還存在一定的星際塵埃、微小巖質碎片等物質，這些物質雖然質量很小，但是速度很快，仍然具有很強的動能，比如直徑1毫米的星際塵埃甚至可以穿透3毫米的鋁板。

除了以上外太空的惡劣環境對於探測器在宇宙空間的執行發生重要的影響之外，還要經受自身執行過程中所帶來的諸多考驗。比如：

發射升空並與火箭脫離的過程中，探測器與大氣分子存在劇烈的摩擦，表面溫度迅速升高，甚至能達到1000攝氏度。

探測器在發射、變軌和調整姿態等的過程中，會發生速度或者方向短時間內的迅速改變，產生一定的超重現象，無論是探測器結構，還是攜載的儀器裝備，都要承受住比地球上高得多的超重環境。

由於缺乏熱量傳播所需要的媒介，溫度只能以熱輻射方式進行，探測器內部各種儀器執行、發動機運轉等過程中都會產生一定的熱量，更為重要的是，探測器在面向恆星一側的表面溫度會很高，如果不能有效阻擋這些熱量的吸收，那麼內部元件受到散熱效率的影響將會很大。

因此，探測器在太空中執行，除了要選擇高精度、高靈敏性的裝置儀器之外，其結構組成的物質也必須具備抵抗高溫、超低溫、高輻射、高溫差、微小塵埃等星際物質侵蝕破壞的能力。

出於上述實際需要出發，無論是衛星，還是探測器，對它們表面的防護意義重大，如果防護不到位，出現一點閃失，那麼在發射或者執行過程中，都有很大的機率出現無法挽回的損失。而對於表面的防護，貼上“金箔”就是一種非常有效的方法。

從“金箔”的組成來看，其成分並不是我們表面上看到的是金子，而是一種非常高效的隔熱材料，主要由聚醯亞胺或者聚酯所構成，外層再包裹上一層非常薄的鋁膜。之所以選擇聚醯亞胺，主要在於它的獨特物理化學性質，特別是對於溫度具有很強的耐受性，這種高分子材料既可以忍受400攝氏度以上的高溫，也能夠抵擋零下260多度的超低溫而不發生變性、裂解或者破碎。同時，這種物質還具有很強的耐輻射、絕緣、抗壓和耐氧化能力，是非常有利於保護太空探測器的絕熱、絕導物質。

在實際應用中，航天器的這層“保護膜”被設計為多層的結構，每一層之間首尾相連，每一層之間還填充著非常薄、但分佈均勻的滌綸網，最外層還加一層質地較輕、反射光譜範圍更廣的鋁膜，可以最大限度地反射恆星光線，起到很強的隔絕外界的熱輻射和電磁輻射。由於聚醯亞胺材料呈現淡黃色，多層疊加以後就表現出金燦燦的顏色，這也是我們形象地稱之為“金箔”的原因。

由於聚醯亞胺這種優良的特性，它不光光是在航天領域應用廣泛，其實我們日常生活中也不乏有應用的案例，比如滅火、製作電纜繞包材料、耐高溫塗料、抗壓工程塑膠、溼度感測器等等，在人類的生產和生活中發揮著重要的作用。

外太空非常惡劣的環境，決定了執行太空任務的衛星或者探測器，必須具備有效抵擋這些不利因素的基礎能力，而運用耐受性、穩定性、緣熱性都極強的聚醯亞胺材料製成“金箔”，覆蓋在衛星或者探測器的表面，可以最大限度地提高在太空環境中的耐受性，對內部包裹的物體和儀器裝置起到非常有效的保護作用，在確保航天器的正常穩定執行的同時有效提高執行壽命。

許多航天器照片經常包裹在金箔中。顯然，金箔是用來絕緣的。但是為什麼太空任務使用金箔？在太空中有太陽輻射，它影響地球的大氣層，是自然界所有過程的主要能源。 輻射強度與波長的關係，峰值在可見光譜中，儘管也有很大一部分輻射在紅外線和紫外線範圍內。

因此，有必要保護在太空中工作的裝置免受最強的紅外輻射。這就是為什麼飛船或衛星的某些部分被包裹在一層金屬隔熱“箔”中。通常，這些“金箔”由鋁、銀、銅或金製成。然而，黃金在航空航天工業中被廣泛使用。 所有四種金屬都能很好地反射紅外輻射(波長大於700奈米)，對於700奈米的波長，反射比率接近100%。那麼為什麼有必要使用昂貴的黃金呢？

這是因為，與銅或銀不同，金不會腐蝕。因為同樣的原因，黃金也被廣泛用於印刷電路板的製造。此外，黃金比鋁更容易加工如果你摺疊鋁箔，然後展開，鋁箔很容易折斷。總的來說，在航天器上看到的“金箔”不僅僅是由黃金組成的。這實際上是金屬化的多層薄膜，根據需要，航天器的不同部位被不同種類的薄膜覆蓋。

太空金箔通常由一層薄薄的金、鋁和銀組成。最後兩個可以用非常薄的濺射工藝鍍出金色。通常使用幾層可以顯著提高塗層的強度。 鍍金技術應用的一個很好的例子是現代航天服:頭盔中的過濾器是由聚碳酸酯塑膠製成的(防止紫外線輻射)，還覆蓋著一層厚厚的黃金，足以保護宇航員免受太陽輻射。

因此，這些濾光器允許不超過35%的太陽輻射透過，從而充分保護眼睛免受紅外輻射的外部影響，紅外輻射在可見光譜之外，可能會對視力造成不可修復的損害而不被注意到。“黃金過濾器”可以阻擋幾乎所有的紫外和紅外輻射，以及大約60%的可見光譜輻射。

這種“金屬箔”用於可以用於自我逃生，它能讓你保暖，避免在危急情況下體溫過低。它也叫做”太空毯“。 它不僅僅是一個金屬罩。它還可以防火，一種在森林火災中自我逃生的方法。防火多層結構包括一層二氧化矽和玻璃纖維。消防隊員可以穿戴上這種“最後的求生手段”保護袋。

太空任務中的軌道衛星或者著陸器上都會包裹一層“金箔”或者“銀箔”，這些看起來反照率極高、金燦燦的外衣並不是為了簡單的裝飾或者將航天器包裹起來，而是為了適應太空中的極端環境，增加航天器的使用壽命而設計的。

我們生活在地球上，有大氣層的保護，可以為我們地球上的生物帶來合適的壓力、溫度以及低輻射的環境，而在空無一物的外太空，那裡的環境和我們地球有天壤之別。

首先是極端低溫。我們在地球上所感受到的冷暖來自於大氣的溫度，大氣中空氣分子隨機運動的劇烈程度就是溫度這個物理量的體現，溫度越高空氣分子運動的越劇烈，撞擊我們體表的時候就能將更多的動能傳遞給我們身體的面板，我們就會感覺到熱。

而溫度越低，空氣分子所擁有的平均動能就越低，那麼這些運動緩慢的分子在撞擊到我們體表的時候，就會從我們體表獲得動能，也就是帶走熱量，因此我們就感覺到了冷。而大氣溫度的高低，取決於吸收太陽能的多少。反觀空無一物的宇宙真空，由於不存在任何的介質，也就沒有任何東西能夠吸收太陽能量，所以雖然在地球以外的空間離太陽更近，但依然十分寒冷。

而且在外太空由於沒有介質的存在，熱量傳遞並不能透過我們在地球上常見的、效率更高的熱傳導和熱對流的方式進行，只能透過十分緩慢、效率非常低的熱輻射來散發熱量。因此我們人體假如暴露在了外太空，並不會在短時間內劇烈的失去溫度，而是會緩慢的將自身的熱量輻射出去，這個過程十分緩慢，所以在外太空我們並不會感覺到冷、也不會因為瞬間凍結而死亡，只會死於失壓後的肺破裂。

不過外太空也並非沒有一點溫度的絕對零度，由於微波背景輻射的存在，外太空最低溫度也比絕對領地高2.7K。

面向輻射源導致的極端溫差。上面我們說，在外太空唯一能夠傳遞熱量的方式是電磁輻射，那麼任何物體在面向輻射源的一側就會大量的、持續的吸收熱量，而缺少失去熱量的熱傳導作用，這樣就會造成物體的一側熱量積聚，導致極端高溫。這就是為什麼包括月球、水星在內的這些沒有大氣層的星球，在白天時地表溫度能夠達到數百攝氏度，而在夜晚的一側溫度可以低至零下數百攝氏度。這樣的溫差足以損壞任何人造航天器，也沒有任何航天器能在這樣的溫差下正常工作。

外太空極強的輻射和宇宙塵埃。地球的磁場和大氣層可以為我們阻擋大部分的宇宙高能輻射，包括太陽帶電粒子流、紫外線、宇宙射線（高能質子束），這些東西都是電器元件的殺手，太陽耀斑的大規模爆發有時可以造成全球大面的停電和電氣裝置的損壞。

因此那些工作在外太空的航天器也同要會遭受宇宙高能輻射的危害。除了這些，在外太空中還存在著微小的塵埃碎片，由於航天器的運動速度非常快，經常與這些塵埃碰撞摩擦也會損害使用壽命。

鑑於以上一些危害因素的存在，所以人造航天器必須對此做出預防措施，那麼身披“金甲”和“銀甲”就是最好的辦法。

人造航天器外身披的“金箔”和“銀箔”其實就是一種多層絕緣毯，簡稱“MLI”。主要用來隔離人造航天器和外太空的極端環境。MLI通常由聚醯亞胺構成，是一種透明的黃色材料，由於背面塗上一層分照率很高的鋁膜，所以看起來就金光燦燦了。聚醯亞胺是綜合性能最佳的有機高分子材料之一，其具有耐高溫，高絕緣的特性。

MLI只不過顏色和黃金或者銀子相似，但並沒有這兩種成分。我們可以將它看作是人造衛星的絕緣外衣。

人造衛星穿上這樣的反照率非常高的外衣，足以抵擋97%的太陽輻射，由於其高絕緣性，就可以防止因為電磁輻射導致的衛星溫度過高。不僅僅如此，它既然能阻擋外面的熱量進入衛星，那麼也就可以阻擋衛星在深空旅行的途中不斷的透過熱輻射導致溫度過低，也為航天器起到了保暖的作用。

而且MLI還可以阻擋太陽風粒子以及宇宙射線對航天器的撞擊和破壞，當然也能為航天器阻擋宇宙微塵的侵害，也是保護航天器受到撞擊的第一道防線。

MLI在宇宙中有如此優秀的表現，那麼在地球更是能適應各種極端的環境，有十分廣泛的用途，目前MLI已經走進了我們的日常生活，許多高階的救生、急救包中都配備了太空毯。