طلا در صنعت فضایی؛ چرا کلاه فضانوردان و تلسکوپ‌ها طلایی‌اند؟

اولین تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب که منتشر شد، خیلی‌ها به جای کهکشان‌ها، به خود تلسکوپ خیره شدند: یک آینه بزرگ عسلی‌رنگ، ساخته از شش‌ضلعی‌های درخشان. همان سؤالی که شاید شما هم پرسیده باشید، در ذهن خیلی‌ها نشست: آیا واقعاً با طلا پوشانده شده است؟ و اگر بله، چرا؟ کلاه فضانوردان هم طلایی است، ماهواره‌ها هم انگار در فویل طلا پیچیده شده‌اند. در این مطلب سراغ طلا در صنعت فضایی می‌رویم؛ اینکه کجا واقعاً طلا به کار رفته، کجا فقط رنگش طلایی است و چه ویژگی‌ای از این فلز آن را برای فضا این‌قدر ارزشمند کرده است. این داستان، روی دیگری از همان فلزی است که در گردنبند و انگشتر ما می‌درخشد.

چرا طلا برای فضا مهم است؟

طلا چند ویژگی دارد که کنار هم، آن را برای فضا خاص می‌کند. اول اینکه زنگ نمی‌زند و کدر نمی‌شود؛ همان دلیلی که یک گردنبند طلا بعد از سال‌ها هنوز می‌درخشد. در فضا که تعمیر کردن تقریباً ناممکن است، قطعه‌ای که سال‌ها بی‌تغییر بماند، ارزش زیادی دارد. دوم اینکه طلا رسانای بسیار خوب برق است و در اتصال‌های الکترونیکی حساس، تماس مطمئن و پایدار می‌دهد. سوم و شاید جالب‌تر از همه، طلا نور فروسرخ را فوق‌العاده خوب بازتاب می‌دهد.

ناسا در توضیح علمی خود می‌گوید طلا نور آبی را ضعیف و نور قرمز و فروسرخ را بسیار خوب بازتاب می‌دهد؛ به همین دلیل هم به چشم ما زرد و طلایی دیده می‌شود. یعنی همان چیزی که رنگ زیبای جواهرات را می‌سازد، در علم فضا یک ابزار کاری است. سازمان ملی ماهواره‌های آمریکا (NOAA) هم اشاره می‌کند که طلا در بعضی قطعه‌های ماهواره برای محافظت در برابر خوردگی و به عنوان اتصال الکتریکی مطمئن در الکترونیک به کار می‌رود.

آینه طلایی تلسکوپ جیمز وب

تلسکوپ فضایی جیمز وب، که دسامبر ۲۰۲۱ (دی ۱۴۰۰) با موشک آریان ۵ از گویان فرانسه پرتاب شد، برای دیدن نور فروسرخ ساخته شده است؛ نوری که از کهکشان‌های بسیار دور و قدیمی به ما می‌رسد. آینه اصلی آن از ۱۸ قطعه شش‌ضلعی ساخته شده که جنسشان فلز سبک بریلیوم است. اما روی این بریلیوم، لایه‌ای بسیار نازک از طلا نشسته است.

ناسا جزئیات جالبی از این پوشش منتشر کرده است: - ضخامت لایه طلا حدود ۱۰۰ نانومتر است؛ به گفته ناسا حدود یک‌هزارم ضخامت یک برگ کاغذ. - طلا با روش لایه‌نشانی بخار در خلأ روی آینه‌ها نشانده شد؛ مقدار کمی طلا در محفظه خلأ بخار می‌شود و روی سطح آینه می‌نشیند. - کل طلای مصرفی روی آینه‌ها حدود ۴۸ تا ۵۰ گرم است؛ ناسا آن را به جرم یک توپ گلف تشبیه کرده است. - روی طلا لایه‌ای نازک از شیشه (دی‌اکسید سیلیسیم) نشانده‌اند، چون طلای خالص بسیار نرم است و ممکن است خراش بردارد.

چرا طلا و نه نقره یا آلومینیوم؟ ناسا توضیح می‌دهد که طلا نور قرمز تا فروسرخ میانی را بسیار خوب بازتاب می‌دهد. در یک مقاله فنی درباره پوشش آینه‌های جیمز وب هم آمده که نقره محافظت‌شده بررسی شده بود، اما دوام طلای محافظت‌شده بیشتر است و چون علم این تلسکوپ به نور آبی نیاز چندانی ندارد، طلا انتخاب شد.

⚠️ یک نکته جالب برای ما جواهرشناس‌ها: ۵۰ گرم طلا تقریباً وزن چند النگوی معمولی است. یعنی کل آینه یکی از پیشرفته‌ترین تلسکوپ‌های تاریخ، از نظر وزن طلا، کمتر از طلای یک عروس ساده است. ارزش این آینه در فناوری لایه‌نشانی است، نه در وزن فلز.

شیشه طلایی کلاه فضانوردان

عکس‌های راهپیمایی فضایی را دیده‌اید که صورت فضانورد پشت یک شیشه آینه‌ای طلایی پنهان است؟ آن رنگ هم واقعی است. NOAA توضیح می‌دهد که شیشه کلاه فضانوردان لایه نازکی از طلا دارد؛ چون طلا فروسرخ را به‌خوبی بازتاب می‌دهد و همزمان اجازه می‌دهد نور مرئی عبور کند. این لایه چشم فضانورد را از نور فیلترنشده خورشید محافظت می‌کند.

در فضا یا روی ماه، جوّی نیست که بخشی از نور شدید خورشید را بگیرد. موزه ملی هوا و فضای اسمیتسونین درباره کلاه بیرونی فضانوردان آپولو، که برای فعالیت بیرون از فضاپیما روی کلاه اصلی بسته می‌شد، می‌نویسد که دو شیشه داشت و یکی از آن‌ها پوشش نوری طلا داشت. این مجموعه در برابر ضربه، ریزشهاب‌ها، گرما، فرابنفش و فروسرخ محافظت می‌کرد. جالب اینکه در یک گزارش قدیمی ناسا هم آمده که فضانوردان روی ماه از بازتاب‌های مزاحم در کلاه و شیشه‌ها گلایه داشتند؛ یعنی حتی طلا هم بی‌دردسر نبود.

چرا ماهواره‌ها طلایی‌اند؟ (اغلب طلا نیستند!)

اینجا به یک باور رایج می‌رسیم. بسیاری فکر می‌کنند ماهواره‌ها در ورقه طلا پیچیده شده‌اند. اما NOAA و ناسا هر دو توضیح داده‌اند که این پوشش‌ها معمولاً طلا نیستند. نامشان عایق چندلایه (MLI) است: لایه‌های نازکی از فیلم‌های پلاستیکی که با لایه بسیار نازکی از آلومینیوم پوشش داده شده‌اند. رنگ طلایی از آنجا می‌آید که پلاستیک بیرونی، کهربایی‌رنگ است و نقره‌ای آلومینیوم پشت آن، مجموعه را طلایی نشان می‌دهد.

ناسا درباره فضاپیمای کاسینی، که به زحل رفت، می‌نویسد پتوهای حرارتی آن تا ۲۴ لایه داشتند و رنگ طلایی‌شان از ترکیب یک لایه شفاف کهربایی روی پارچه آلومینیوم‌دار بود. کار این پتوها کنترل دماست: نور خورشید را برمی‌گردانند تا دستگاه‌ها داغ نشوند و گرمای داخلی را نگه می‌دارند تا در سایه یخ نزنند.

این همان درسی است که در بازار طلا هم بارها تکرار می‌کنیم: هر چیز طلایی‌رنگی طلا نیست. همان‌طور که یک زیورآلات روکش‌دار یا بدل ممکن است کاملاً شبیه طلا باشد، یک ماهواره هم می‌تواند طلایی به نظر برسد بی‌آنکه طلایی در پوشش بیرونی‌اش باشد. برای تشخیص طلای واقعی از ظاهر طلایی، تشخیص طلای اصل و روکش طلا را بخوانید.

صفحه طلایی وویجر؛ پیامی که به فارسی هم سلام می‌کند

شاید شاعرانه‌ترین کاربرد طلا در فضا، صفحه طلایی وویجر باشد. دو فضاپیمای وویجر ۱ و ۲ در سال ۱۹۷۷ پرتاب شدند و هر کدام یک صفحه گرامافون با خود بردند؛ نوعی کپسول زمان برای معرفی زمین به هر موجود هوشمندی که شاید روزی آن را پیدا کند. طبق ناسا، این صفحه از مس با آبکاری طلا ساخته شده، قطرش ۱۲ اینچ (۳۰ سانتی‌متر) است و آبکاری طلای آن در ۲۳ اوت ۱۹۷۷ انجام شد.

محتوای صفحه را کمیته‌ای به ریاست کارل سیگن انتخاب کرد: ۱۱۵ تصویر، صداهای طبیعت مثل موج و باد و رعد، موسیقی از فرهنگ‌های مختلف و سلام به ۵۵ زبان. در فهرست رسمی ناسا، یکی از این سلام‌ها به زبان فارسی است؛ پیامی که ترجمه انگلیسی‌اش در سایت ناسا این است: درود بر ساکنان آسمان‌های دور. یعنی یک جمله فارسی، روی صفحه‌ای با روکش طلا، اکنون در فضای میان‌ستاره‌ای در سفر است.

چرا طلا؟ همان ویژگی آشنا: طلا در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و برای پیامی که قرار است میلیون‌ها سال دوام بیاورد، انتخابی منطقی است.

طلای فضایی چند عیار است؟

در پوشش‌های نوری مثل آینه جیمز وب، ناسا از طلای خالص صحبت می‌کند؛ یعنی چیزی نزدیک به آنچه ما «طلای ۲۴ عیار» می‌نامیم. در جواهرسازی، طلای ۲۴ عیار برای بیشتر زیورآلات روزمره زیادی نرم است و به همین دلیل آن را با فلزات دیگر آلیاژ می‌کنند تا طلای ۱۸ عیار محکم‌تری بسازند. در فضا هم همین نرمی دیده می‌شود: دلیل اینکه روی طلای آینه جیمز وب لایه شیشه می‌نشانند، دقیقاً این است که طلای خالص بسیار نرم است و خراش برمی‌دارد.

درباره فرق عیارها و اینکه چرا طلای زینتی در ایران معمولاً ۱۸ عیار است، عیار طلا چیست و طلای ۲۴ عیار چیست را بخوانید.

چه درسی برای خریدار طلا دارد؟

داستان طلا در فضا، چند نکته کاربردی هم برای ما دارد: - رنگ طلایی دلیل طلا بودن نیست. پتوهای ماهواره نشان می‌دهند که ظاهر می‌تواند فریبنده باشد. برای خرید، به فاکتور، عیار و انگ اعتماد کنید. - طلای خالص نرم است. اگر جواهر ۲۴ عیار می‌خرید، بدانید زودتر خط و خش برمی‌دارد. - دوام طلا واقعی است. همان مقاومت در برابر خوردگی که طلا را برای وویجر مناسب کرد، دلیل ماندگاری جواهرات طلای خانوادگی هم هست. درباره پیشینه طلا در فرهنگ ما، تاریخچه طلا در ایران را ببینید.

✅ چک‌لیست کوتاه: طلایی یا طلا؟

• ☐ می‌دانم رنگ طلایی به‌تنهایی نشانه طلا نیست.
• ☐ برای هر خرید، فاکتور با عیار و وزن دقیق می‌گیرم.
• ☐ انگ و نشان عیار را روی قطعه بررسی می‌کنم.
• ☐ فرق طلای ۱۸ و ۲۴ عیار را در دوام و نرمی می‌دانم.
• ☐ برای تست‌های خانگی بی‌اعتبار، به جایش سراغ آزمایشگاه یا فروشنده معتبر می‌روم.

جمع‌بندی

طلا در صنعت فضایی نه برای زیبایی، بلکه برای کارکرد انتخاب می‌شود: بازتاب عالی فروسرخ، رسانایی و مقاومت در برابر خوردگی. آینه جیمز وب با حدود ۵۰ گرم طلا جهان اولیه را می‌بیند، شیشه کلاه فضانوردان چشمشان را محافظت می‌کند و صفحه طلایی وویجر، همراه سلامی به فارسی، در فضای میان‌ستاره‌ای سفر می‌کند. و در کنار همه این‌ها، ماهواره‌هایی که طلایی به نظر می‌رسند ولی طلا نیستند، یادآوری می‌کنند که حتی در فضا هم باید طلای واقعی را از رنگ طلایی تشخیص داد. دفعه بعد که گردنبند طلایتان را می‌بندید، شاید به این فکر کنید که همین فلز، آن بالا چه کارهایی می‌کند.

تصویر جلد: Wikimedia Commons، Chris Gunn، مجوز Public domain.

پرسش‌های متداول

آیا آینه تلسکوپ جیمز وب واقعاً از طلاست؟

آینه از فلز بریلیوم ساخته شده و روی آن لایه‌ای حدود ۱۰۰ نانومتری از طلا نشسته است. طبق ناسا کل طلای مصرفی حدود ۴۸ تا ۵۰ گرم است.

چرا کلاه فضانوردان طلایی است؟

شیشه کلاه لایه بسیار نازکی از طلا دارد که فروسرخ خورشید را بازتاب می‌دهد و نور مرئی را عبور می‌دهد تا چشم فضانورد از نور شدید خورشید محافظت شود.

آیا ماهواره‌ها در ورقه طلا پیچیده شده‌اند؟

معمولاً نه. آن پوشش طلایی‌رنگ عایق چندلایه است؛ فیلم پلاستیکی کهربایی با لایه نازک آلومینیوم. البته در بعضی قطعه‌های ماهواره طلای واقعی هم به کار می‌رود.

صفحه طلایی وویجر از چه ساخته شده است؟

طبق ناسا از مس با آبکاری طلا و با قطر ۳۰ سانتی‌متر. یکی از سلام‌های ضبط‌شده روی آن به زبان فارسی است.

چرا در فضا از طلای خالص استفاده می‌شود؟

در پوشش‌های نوری، خلوص طلا برای بازتاب دقیق مهم است. چون طلای خالص نرم است، گاهی لایه محافظ نازکی مثل شیشه روی آن می‌نشانند.