Supelco®產品在太空的應用
隨著航行者一號探測器越過我們太陽系的邊界
40 多年來，第一代碳分子篩 Carbosieve 一直協助收集 航行者探測器上的科學數據。Supelco® 產品組合的第一位「太空人」為公司的許多發展和創新奠定基礎。
航行者號太空探測器之一（圖片來源：NASA）
當航行者一號的感應器啟動警報時，加州帕薩迪納 NASA 噴射推進實驗室人員的興奮之情溢於言表：太空探測器已多年沒有發出出乎意料的訊號了。當時是 2012 年 8 月 25 日，測量到的太陽風粒子數量突然下降了 1000 倍，而宇宙射線中的星際粒子濃度卻上升了近 10%。航行者一號顯然剛穿過太陽系的外邊界，也稱為日球層頂。
人類迄今發射的物體中，沒有哪個比它飛得更遠 。歷史性的一刻。但不只對NASA而言如此。太空探測器還攜帶由Bellefonte的 Supelco® 團隊設計的產品。「我們非常自豪我們的 Carbosieve 仍然可以完美地工作。」科技公司 Merck 顆粒設計小組的負責人 William “Bill“ R. Betz 說道。
碳分子篩已經使用40多年
顯微圖象 Carbosieve Voyager
這種特殊的碳分子篩開發於 20 世紀 70 年代初期，在發射航行者一號 40 多年後的今天，它在提供科學數據方面仍然發揮著重要的作用，這些數據有助於拓寬我們對太陽系的視野，並滿足我們人類對宇宙的好奇心。碳篩系列的第一代產品，不僅在碳基吸附劑領域樹立了標竿，也為 Supelco® 系列的相關創新做好準備。
如今，原始碳篩系列中的高科技材料廣泛使用於空氣流量計的收集介質、固相萃取設備填充物的效率提升、淨化與採集系統以及氣相色譜柱。原本的航行者號攜帶的產品，如今不僅依然可以提純氣體或液體，還能將反應混合物中的合成化合物分離出來。
原本的 Carbosieve 也執行過類似的任務。然而，與現有技術相比，它們的選擇性較低，動力學較差，通常僅允許相對較大的分子（例如氧氣、氮氣或二氧化碳）黏附到其表面。
尋找極小分子吸附劑
針對航行者一號及其姊妹探測器航行者二號，NASA 正在尋找一種能夠有效吸附特別小分子的吸附劑。科學家主要對氫及其同位素氘和氚感興趣，以及氦和鋰7同位素，它們是大爆炸時形成的元素。除此之外，航行者的目的是測量氫同位素比率，以測試 1966 年提出的大爆炸理論。
對於研究人員來說，很明顯之前太空任務中使用的微小碳塗層聚合物珠粒，不足以應付類似的测量。由於 Supelco® 產品組合當時已在吸附材料的開發中名聲大噪，NASA 將其命名為 Bellefonte。美國太空總署想知道是否有可用的吸附劑可以與此類分子一起工作，但仍然足夠穩定承受Titan Centaur火箭發射時產生的強大振動力。
NASA突然打電話來…
Betz說，人們至今仍在講述那通電話的故事，以及總部同事驚愕的表情。Supelco® 團隊自然而然地實現了目標。當時它的碳篩設計平均孔徑極小，只有 0.7 奈米，因此已經能夠吸附小分子。此外，碳分子篩顆粒純度高、超強、無老化跡象：「吸附劑能承受超過 1100 巴的巨大壓力而不受損。」Betz 說。
亦即理論上，它可以在一萬一千公尺深的馬裡亞納海溝底部使用。這是 NASA 的 Carbosieve 走上正軌的第一個表徵——畢竟，深海中也存在著與太空中類似的惡劣條件。太空總署購買五公克吸附劑並進行測試。「這根本不是一筆大交易。」Betz笑著說。「無論如何，支持NASA太空探索的榮譽對我們來說更有價值。」
對太陽系化學成分的重要見解
正如我們今天所知，航行家一號和航行家二號確實引起了科學界的轟動：他們總共發現了 22 顆衛星，其中木星和土星各有 3 顆，天王星周圍有 10 顆，海王星周圍有 6 顆。他們還發現了木星、天王星和海王星周圍的更多環帶，並且藉助碳分子篩作為太空探測器質譜儀中的收集介質，為行星大氣的化學成分提供了重要見解。Betz 仍記得有關氫同位素的第一個數據。「這對我們來說是令人興奮的。」
然而，Supelco® 的專家更希望為 NASA 團隊提供客製化的碳分子篩。畢竟，以充分的好奇心因應科學挑戰，並不斷思考直到客戶滿意，一直是 Supelco® 顆粒設計團隊的專長。
長期合作的開始
我們可以這樣說：這並不是 NASA 最後一次打電話給 Supelco® 團隊。粒子設計小組仍有機會證明自己。但那是另一個故事，關於Cassini Huygens任務和國際太空站 (ISS) 上的新一代碳，稱為 Carboxens。同時，兩艘航行者號探測器繼續努力從星際空間傳輸資料。預計到 2025 年我們仍會與飛行速度稍慢的航行者 2 號保有連絡。
除了少數一兩台科學儀器外，其他儀器都必須關閉，才能繼續收集數據直到那時。這能延長太空船上原子電池的壽命。然而，對於他們的最後一次任務，這兩艘探測器既不需要與地球進行無線電通訊，也不需要電量滿載。每一艘探測器都載有一張鍍金銅唱片，由鋁製護套保護。除了太陽系的星圖外，還包含來自地球的問候、音樂、聲音和圖象。
我們可能永遠不會知道—外星人是否真的會喜歡唱片中Chuck Berry的歌曲《Johnny B. Goode》。或是對孔徑精確到十分之一納米的碳篩粉末感到驚嘆。因為探測器需要數十萬年才能到達可能存在生命的地方。
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