防彈
一般大家首先會想到的是，應該是防彈的。下圖是國際太空站一塊玻璃上的「彈孔」：
由於國際太空站以每小時約27000公裏的速度在太空穿行，而太空垃圾（不止是微小的隕石或者俄國炸毀衛星飛散出的碎片，哪怕是一塊剝落的油漆碎片）的速度有時比子彈要快多了，所以空間站的窗戶玻璃至少是多層的防彈玻璃，才能保證生命安全。目前國際太空站的玻璃能承受直徑不超過10厘米的物體的高速撞擊，如果遇到10厘米以上怎麽辦？這時太空人的生命可能會受到威脅，按手冊規定，空間站應采取機動躲避處理。
接下來應該想到的是什麽？對，熱脹冷縮。
耐熱玻璃
在太空中的航天器，受太陽直射的那一面的溫度會很高，而背著太陽的陰面溫度會很低。所以當年阿波羅計劃中的飛船在太空中要像墨西哥烤肉的那個肉串一樣不停的（以z軸）翻滾，才能讓整體受熱均勻，而不致於一邊過冷一邊過熱。我們的生活經驗告訴我們，驟冷驟熱會導致玻璃的碎裂，這是應力不勻造成的。
對於玻璃來說，當它在太空中受到溫差影響時，由於熱在材料中傳導需要一個時間和過程，玻璃並不能做到一整塊上下左右同步熱脹冷縮。在這一過程中，不均勻的應力如果大於玻璃的臨界強度，就會炸裂。我們知道，相同溫差下，一個材料的熱膨脹系數（主要由結構決定）越小，產生的熱應力越小。普通硼矽酸鹽玻璃的熱膨脹系數無法滿足在較大而快速的溫度變化中不破裂。
人們把天然高純度二氧化矽在高於1760℃的溫度下熔融再快速冷卻，將晶型二氧化矽轉變為非晶型的玻璃熔體，制得了熔融石英(沿用前蘇聯叫法)。熔融石英的熱膨脹系數幾乎是所有耐火材料中最小的。即使將其從上千度高溫下中取出並立即放到冷水裏淬冷也不會碎裂，(實際生產時分電熔，氣煉和CVD三類，這裏不寫了)
為了應對低溫，空間站的玻璃窗還要加上溫感元件和窗戶加熱器 [1] 。
除極端溫度外，空間站的玻璃還應在長時間抵禦可見光、紫外線和紅外線的輻射而不降低透明度。目前國際太空站用的是康寧的「 UV級」合成熔融石英玻璃（從水星計劃開始就是一直用康寧的玻璃） [2] 。其研發的代號7971的熔融石英（修正：此處ULE7971和7972應為二氧化鈦-矽酸鹽玻璃 [3] [4] ，感謝 @Rasmodius Zhang 捉蟲），在0～200℃範圍平均線性熱膨脹系數為零。此處不是打廣告並沒有錢。。。德國HERAEUS公司也有類似合成產品，但NASA不用。中國大部份產自江蘇東海縣的幾個廠，具體就不寫了。
這裏有兩個關鍵詞：合成，UV級。
與普通熔融玻璃不同，合成石英玻璃更純。與天然石英玻璃最大的區別就是原材料。天然石英玻璃是以天然石英砂作為原料制得，而合成石英玻璃則是直接以含矽的氣體化學品作為原料與氧反應制得高純的二氧化矽，純度比天然石英玻璃高出幾個量級。
UV級代表具有非常低的金屬雜質含量(幾乎是只含矽和氧)，使其對紫外線更透明(高紫外線透過率)。相對與UV級的是紅外級，低一個檔次，雜質(主要是鋁和鈦)較多，一般只做商用(如深層潛水用品或化學器皿等)。說到化學器皿，BTW，其對大多數元素和化合物（包括幾乎所有的酸，HF不算）具有化學惰性。商用產品很多含有氣泡，這是由於熔融玻璃的生產溫度高且黏度大，所以氣泡很難排除。
我們說回空間站。國際太空站的窗戶玻璃分三層 [5] ，如下圖所示。
壓強
有人說，還沒考慮真空中的壓強差呢。太空中沒有空氣，而艙內為一個大氣壓。會不會被壓力給壓碎了呀？實際上，按設計要求，國際太空站的玻璃應能承受19個標準大氣壓，而實際材料在58個大氣壓強下才會被壓裂。
說到空氣，就多說一點點。空間站玻璃如果被碎片擊中後，最怕的是什麽？是水。當玻璃因撞擊而產生輕微裂紋後，艙內濕度如果過高，空氣中的水分子會使裂紋處的矽氧鍵發生斷裂，從而加速裂紋的生長。
除此之外，磨削玻璃時引起的不必要的表面損傷及堿金屬接觸也是應盡力避免的。
在30多年的載人航天器飛行中，從未發生過單純因窗戶玻璃質素而引發的大事故。
未來
除了熔融石英，科學工作者還在嘗試用其它更好的材料來制作空間站的玻璃。比如透明尖晶石陶瓷。它不僅具有高硬度陶瓷的耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、抗沖擊等效能特點，還具有良好的光學效能，在紫外、可見光、紅外光波段都有良好的光學透光率。與玻璃相比，透明尖晶石的斷裂韌性更好，裂紋擴充套件更小，因此用在窗玻璃上很有潛力（但目前材料的抗熱震性指標較差）。
但玻璃總歸是不可靠的，在必要的時候，還是要在玻璃窗外面加一個擋板，以應對更大的沖擊：
參考
- ^https://www.nasa.gov/centers/kennedy/stationpayloads/cupola.html
- ^http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=6045
- ^https://www.corning.com/media/worldwide/csm/documents/7972 ULE Product Information Jan 2016.pdf
- ^https://www.corning.com/cn/zh/about-us/news-events/news-releases/2018/09/corning-celebrates-75-years-of-ULE-Glass-and-showcases-wide-range-of-advanced-optics-products-at-CIOE-2018.html
- ^https://www.corning.com/media/worldwide/csm/documents/Finishing_and_proof__Miska.pdf
