Kodėl kosminių dulkių poveikis yra neišvengiamas kosminių kelionių aspektas

Birželio 8 d. NASA atskleidė, kad jos galinga nauja kosminė observatorija James Webb kosminis teleskopas dabar turi nedidelį kupolą viename iš pagrindinių veidrodžių po to, kai jį išmetė didesni, nei tikėtasi, mikroskopiniai meteorai gilioje erdvėje. Ši žinia šiek tiek sukrėtė, nes smūgis įvyko praėjus vos penkiems kosminio teleskopo eksploatavimo mėnesiams, tačiau tokie smūgiai yra tiesiog neišvengiamas kosminių kelionių aspektas, todėl atakų tikrai bus.

Nepaisant to, ką rodo jo pavadinimas, erdvė nėra visiškai tuščia. Mūsų Saulės sistemoje mažytės kosminių dulkių dalelės keliauja per regionus tarp mūsų planetų milžinišku greičiu, kuris gali siekti dešimtis tūkstančių mylių per valandą. Šie mažyčiai meteoritai, ne didesni už smėlio grūdelį, dažnai yra maži asteroidų ar kometų gabalėliai, kurie suskilo ir dabar skrieja aplink saulę. Jų yra visur. Apytikslis mažų meteoritų vidinėje saulės sistemoje įvertinimas Bendra jų masė yra 55 trilijonai tonų (Jei jie visi būtų sujungti į vieną uolą, tai būtų maždaug mažos salos dydžio.)

Tai reiškia, kad jei išsiųsite erdvėlaivį į gilųjį kosmosą, jūsų instrumentai tam tikru momentu tikrai atsitrenks į vieną iš šių mažų kosminio roko dalelių. Tai žinodami, erdvėlaivių inžinieriai sukurs savo transporto priemones su tam tikromis apsaugos priemonėmis, kad apsisaugotų nuo mikrometeoritų smūgių. Dažnai jie turi kažką vadinamo Whipple ekranavimu, kuris yra ypatingas daugiasluoksnis barjeras. Jei į skydą pataikys mažas meteoras, dalelė prasiskverbs pro pirmąjį sluoksnį ir suskils toliau, todėl antrasis sluoksnis susidurs su mažesnėmis dalelėmis. Šis ekranavimas paprastai naudojamas aplink jautrius erdvėlaivio komponentus, kad būtų užtikrinta papildoma apsauga.

Tačiau su NASA James Webb kosminiu teleskopu arba JWST viskas yra sudėtingiau. Auksu dengti teleskopiniai veidrodžiai turi būti veikiami kosmoso aplinkos, kad būtų tinkamai surinkta šviesa iš tolimosios visatos. Ir nors šie veidrodžiai sukurti taip, kad atlaikytų tam tikrą smūgį, jie yra tarsi sėdimas antis didesniems mikrometeoroidiniams smūgiams, pavyzdžiui, tas, kuris JWST smogė gegužę. Nors mikrometeoritas vis dar buvo mažesnis už smėlio grūdelį, jis buvo didesnis, nei NASA tikėjosi – pakankamai, kad sugadintų vieną iš veidrodžių.

READ  Europos kosmoso agentūros saulės zondas daro nerealius keturių planetų vaizdus vienu metu

Erdvėlaivių operatoriai modeliuoja mikroskopinių meteoritų rinkinius erdvėje, kad geriau suprastų, kaip dažnai erdvėlaivis gali būti nukentėjęs kurioje nors Saulės sistemos dalyje ir kokio dydžio dalelės gali atsitrenkti į jo instrumentą. Tačiau iki tol tai nėra patikima sistema. „Visa tai yra galimybė“, – sako Davidas Malaspina, Kolorado universiteto astrofizikas, daugiausia dėmesio skiriantis kosminių dulkių poveikiui erdvėlaiviams. kraštas. „Galite tiesiog pasakyti: „Aš turiu galimybę pasiekti tokio dydžio dalelę. „Bet ar tu tai darai, ar ne, tai yra atsitiktinumo dėka.

Įvairių tipų Whipple ekranavimo pavyzdžiai
Nuotrauka: NASA

Mikrometeoritai turi platų kilmės istorijų spektrą. Tai gali būti produktai, likę po didelio greičio susidūrimų kosmose, kurie kosmoso uolienas sudaužo į mažyčius gabalėlius. Asteroidai ir kometos taip pat laikui bėgant bombarduojami kosminių dalelių ir saulės fotonų, todėl susidaro mažytės šukės. Asteroidas taip pat gali priartėti prie tokios didelės planetos kaip Jupiteris, kur stipri gravitacinė trauka ištempia uolienų gabalėlius. Arba objektas gali priartėti per arti saulės ir labai įkaisti, todėl uolos išsiplės ir suskaidys į gabalus. Yra net mikroskopinių tarpžvaigždinių meteoritų, kurie tiesiog praskrieja pro mūsų saulės sistemą iš tolimų kosminių rajonų.

Greitis, kuriuo šios dalelės juda, priklauso nuo erdvės regiono, kuriame jos yra, ir kelio, kuriuo jos eina aplink mūsų žvaigždę, vidutiniškai apie 45 000 mylių per valandą arba 20 kilometrų per sekundę. Ar jis pataikys į jūsų erdvėlaivį, taip pat priklauso nuo to, kur jūsų erdvėlaivis gyvena ir kaip greitai jis juda. Pavyzdžiui, NASA Parker Solar Probe šiuo metu yra arčiausiai saulės esantis žmogaus sukurtas objektas, judantis daugiau nei 400 000 mylių per valandą greičiu. „Tai yra iki 4 jardų linijos, palyginti su tuo, kad Žemė yra iki galo viename gale“, – sako Malaspina, daugiausiai dėmesio skyrusi mikrometeoritų poveikio Parker saulės zondui tyrimams. Jis taip pat juda per tankiausią regiono, vadinamo zodiako debesimi, dalį, kuri yra storas kosminių dalelių diskas, prasiskverbiantis mūsų saulės sistemoje. Taigi „Parker Solar Probe“ smėliasrove yra apdorojama dažniau nei JWST – ir jis susiduria su šiomis dalelėmis neįtikėtinai dideliu greičiu nei teleskopas.

Parker Solar Probe leidžia geriau suprasti aplink Saulę esančius mikrometeoroidus, Tačiau mes taip pat gerai suprantame žmones aplink Žemę. Kai mažas meteoras patenka į viršutines atmosferos dalis aplink mūsų planetą, jis sudega ir sukuria meteorų dūmus – mažytes, išmatuojamas dūmų daleles. Šių dūmų kiekis gali parodyti, kiek dulkių laikui bėgant patenka į Žemę. Be to, buvo atlikti eksperimentai Tarptautinėje kosminėje stotyje, kur medžiaga buvo sumontuota ant orbitos laboratorijos išorinio paviršiaus, siekiant pamatyti, kaip dažnai ji buvo bombarduojama.

NASA Parker saulės zondo meno paroda
Nuotrauka: NASA

Nors JWST gyvena maždaug už milijono mylių nuo Žemės, jis vis dar yra gana arti. Mokslininkai taip pat turi idėją apie tai, kas ten yra, remiantis kitomis misijomis, kurios buvo išsiųstos į orbitą, panašią į JWST. Dauguma dalykų, kurie atsitrenkė į teleskopą, nėra tokie svarbūs. „Erdvėlaivis visą laiką smogė mažiems vaikams“, – sako Malaspina. „Trumpai turiu omenyje mikrono dalis – daug mažesnes nei žmogaus plaukas. Ir didžioji dalis erdvėlaivių to net nepastebi.“ Tiesą sakant, JWST jau buvo pataikyta keturių mažų meteorų, kol jis gegužės mėnesį pasiekė didesnį mikrometeoritą.

NASA modeliavo mikrometeoritų aplinką prieš JWST paleidimą, tačiau, atsižvelgdama į pastarojo meto poveikį, agentūra subūrė naują komandą, kuri patobulintų savo modelius ir geriau prognozuotų, kas gali nutikti teleskopui po būsimų poveikių. Modeliuojant dabartinius mikrometeoritus bus bandoma numatyti tokius dalykus kaip nuolaužos pasklis orbitoje, jei asteroidas ar kometas sudužtų. Šio tipo nuolaužos yra dinamiškesnės, sako Malaspina, todėl jas sunkiau numatyti.

Tačiau dienos pabaigoje numatymas tiesiog suteiks daugiau žinių apie tai kada Erdvėlaivis gali atsitrenkti į didelę dulkių dėmę. Tokie vienkartiniai padariniai yra tiesiog neišvengiami. JWST išsiveržimas tęsis laikui bėgant, tačiau tai buvo galimybė, kuriai NASA visada ruošėsi. „Jūs tiesiog turite gyventi su galimybe, kad galiausiai susidursite su kai kuriomis dulkių dydžio dalelėmis, ir jūs darote viską, ką galite su inžinerija“, – sako Malaspina.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *