Pēc sešdesmit gadiem, kad kosmosa aģentūras nosūtīja orbītā raķetes, satelītus un citas misijas, kosmosa atlūzas ir kļuvušas par arvien pieaugošām bažām. Ir ne tikai lieli junk gabali, kas vienā trāpījumā varētu izvest kosmosa kuģi, bet arī neskaitāmi sīki gružu gabali, kas pārvietojas ar ļoti lielu ātrumu. Šīs atlūzas nopietni apdraud Starptautisko kosmosa staciju (ISS), aktīvos satelītus un nākotnes apkalpes misijas orbītā.
Šī iemesla dēļ Eiropas Kosmosa aģentūra vēlas izveidot labākus gružu vairogus ISS un nākamo paaudžu kosmosa kuģiem. Šis projekts, ko atbalsta ar ESA Vispārējās atbalsta tehnoloģiju programmu, nesen veica ballistikas testus, kuros tika pārbaudīta jauno šķiedru metāla laminātu (FML) efektivitāte, kas nākamajos gados var aizstāt alumīnija ekranējumu.
Lai to sadalītu, jebkuras un visas orbītas misijas - neatkarīgi no tā, vai tās ir satelīti vai kosmosa stacijas - ir jāsagatavo ātra sadursmes ar sīkiem objektiem riskam. Tas ietver iespēju sadurties ar cilvēku radītu kosmosa nevēlamo materiālu, bet ietver arī mikrometeoroīdu priekšmetu bojājuma (MMOD) risku. Tie ir īpaši bīstami intensīvu sezonālo meteoroīdu straumju laikā, piemēram, Leonīdi.
Kaut arī lielākus orbītas atlūzu gabalus - sākot no 5 cm (2 collas) līdz 1 metram (1,09 jardiem) - regulāri kontrolē NASA un ESA Kosmosa atlūzu birojs, mazākie gabali nav nosakāmi -, kas tos padara īpaši bīstamus. Lai situāciju padarītu vēl sliktāku, sadursmes starp gružu gabaliem var izraisīt vēl vairāk tādu parādību, ko sauc par Kesslera efektu.
Un tā kā cilvēces klātbūtne Zemes orbītā (NEO) tikai palielinās, un nākamajām desmitgadēm ir plānoti tūkstošiem satelītu, kosmosa biotopu un apkalpes locekļu misijas, pieaugošs orbītas atlūzu līmenis rada pieaugošu risku. Kā paskaidroja inženieris Andreass Tešs:
“Šādi gruveši var būt ļoti kaitīgi, jo tiem ir liels trieciena ātrums, kas pārsniedz vairākus kilometrus sekundē. Lielākus atlūzu gabalus var vismaz izsekot, lai lielie kosmosa kuģi, piemēram, Starptautiskā kosmosa stacija, varētu izkustēties, bet gabalus, kas mazāki par 1 cm, ir grūti pamanīt, izmantojot radaru - un mazākiem satelītiem parasti ir mazāk iespēju izvairīties no sadursmes. . ”
Lai redzētu, kā viņu jaunais ekranējums izturēs kosmosa atlūzas, ESA pētnieku grupa nesen veica pārbaudi, kurā uz kosmosa kuģa vairoga parauga tika izšauta 2,8 mm diametra alumīnija lode - kuras rezultātus filmēja ātrgaitas kamera . Šādā izmērā un ar ātrumu 7 km / s aizzīme efektīvi imitēja trieciena enerģiju, kas mazam gruvešu gabalam būtu it kā nonākot saskarē ar ISS.
Kā nesenā EKA paziņojumā presei skaidroja pētnieks Benoit Bonvoisin:
“Mēs izmantojām gāzes pistoli Vācijas Fraunhofera ātrgaitas dinamikas institūtā, lai pārbaudītu jaunu materiālu, kas tiek apsvērts kosmosa kuģa ekranēšanai pret kosmosa atlūzām. Mūsu projektā tika apskatīti dažāda veida “šķiedru metāla lamināti”, kurus mums ražo GTM Structures, kas ir vairāki plāni metāla slāņi, kas savienoti kopā ar kompozītmateriālu. ”
Kā redzat no videoklipa (ievietots iepriekš), cietā alumīnija lode iekļāvās vairogā, bet pēc tam sadalījās, pārvēršot to fragmentos un tvaikos, kurus nākamajam bruņu slānim ir daudz vieglāk uztvert vai novirzīt. Tā ir standarta prakse, strādājot ar kosmosa atlūzām un MMOD, kad vairāki vairogi ir salikti kopā, lai adsorbētu un notvertu triecienu tā, lai tas nenokļūtu korpusā.
Parasti to sauc par “Whipple vairogu”, kas sākotnēji tika izveidots, lai aizsargātu pret komētas putekļiem. Šis ekranējums sastāv no diviem slāņiem, bufera un aizmugures sienas, ar savstarpējo attālumu no 10 līdz 30 cm (3,93 līdz 11,8 collas). Šajā gadījumā FML, ko ESA ražo GTM Structures BV (Nīderlandē bāzēts aviācijas un kosmosa uzņēmums), sastāv no vairākiem plāniem metāla slāņiem, kas savienoti kopā ar kompozītmateriālu.
Balstoties uz šo jaunāko testu, FML, šķiet, ir piemērots, lai novērstu ISS un nākamo kosmisko staciju bojājumus. Kā norādīja Benoits, viņam un viņa kolēģiem tagad ir jāpārbauda šis vairogs cita veida orbītas misijās. "Nākamais solis būtu demonstrācija orbītā CubeSat, lai novērtētu šo FML efektivitāti orbītas vidē," viņš teica.
Un noteikti izbaudiet šo video no EKA Orbital Atkritumu biroja:
