Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Микрометеорит, собранный из антарктического снега, был микрометеороидом до того, как попал в атмосферу Земли.

Микрометеорит представляет собой миниатюрный метеороид : небольшая частица породы в пространстве, как правило , вес меньше грамма . Микрометеоритная такая частица , которая выживает прохождение через атмосферу Земли и достигает поверхности Земли.

Термин «микрометеороид» был официально исключен МАС в 2017 году как избыточный для метеороида. [1]

Истоки и орбиты [ править ]

Смотрите также: Космическая пыль

Микрометеороиды - это очень маленькие куски камня или металла, отколовшиеся от более крупных кусков горных пород и обломков, которые часто восходят к зарождению Солнечной системы . Микрометеороиды чрезвычайно распространены в космосе. Крошечные частицы являются основным фактором космического выветривания . Когда они ударяются о поверхность Луны или любое безвоздушное тело ( Меркурий , астероиды и т. Д.), В результате плавления и испарения происходит потемнение и другие оптические изменения реголита .

Микрометеороиды имеют менее стабильные орбиты, чем метеороиды, из-за их большего отношения площади поверхности к массе . Падающие на Землю микрометеороиды могут предоставить информацию о событиях нагрева в миллиметровом масштабе в солнечной туманности . Метеориты и микрометеориты (так их называют по прибытии на поверхность Земли) можно собирать только в районах, где нет земных отложений , обычно в полярных регионах. Лед собирается, а затем тает и фильтруется, чтобы микрометеориты можно было извлечь под микроскопом.

Достаточно маленькие микрометеороиды избегают значительного нагрева при входе в атмосферу Земли . [2] Сбор таких частиц высоколетящими самолетами начался в 1970-х годах [3], с тех пор эти образцы межпланетной пыли, собранной в стратосфере ( до подтверждения их внеземного происхождения назывались частицами Браунли ), стали важным компонентом внеземных материалов. доступны для изучения в лабораториях на Земле.

Исторические исследования [ править ]

В 1946 году во время метеоритного дождя Giacobinid , Гельмут Ландсберг собрали несколько небольших магнитных частиц , которые, по- видимому , связанные с душевой кабиной. [4] Фред Уиппл был заинтригован этим и написал статью, в которой продемонстрировал, что частицы такого размера слишком малы, чтобы сохранять свою скорость, когда они сталкиваются с верхними слоями атмосферы . Вместо этого они быстро замедлились, а затем упали на Землю нерасплавленными. Чтобы классифицировать такие объекты, он ввел термин « микрометеорит ». [5]

Скорости [ править ]

Уиппл в сотрудничестве с Флетчером Уотсоном из Гарвардской обсерватории возглавил попытку построить обсерваторию для прямого измерения скорости видимых метеоров. В то время источник микрометеоритов не был известен. Прямые измерения в новой обсерватории использовались для определения местонахождения источника метеоров, демонстрируя, что основная масса материала осталась от кометных хвостов и что ни один из них не имеет внесолнечного происхождения. [6] Сегодня известно, что метеороиды всех видов - это остатки материала от образования Солнечной системы, состоящие из частиц межпланетного пылевого облака или других объектов, состоящих из этого материала, например комет.[7]

Flux [ править ]

Образец Луны 61195 с Аполлона-16 с текстурой "ямок" от ударов микрометеоритов.

Ранние исследования основывались исключительно на оптических измерениях. В 1957 году Ханс Петтерссон провел одно из первых прямых измерений падения космической пыли на Землю, оценив его в 14 300 000 тонн в год. [8] Это говорит о том, что поток метеороидов в космосе был намного выше, чем число, основанное на наблюдениях с телескопа. Такой высокий поток представлял очень серьезную опасность для высоко орбитальных капсул Аполлона и для полетов на Луну. Чтобы определить, было ли прямое измерение точным, был проведен ряд дополнительных исследований, в том числе спутниковая программа Pegasus , Lunar Orbiter 1 , Luna 3 , Mars 1 и Pioneer 5.. Они показали, что скорость метеоров, попадающих в атмосферу, или поток, соответствовала оптическим измерениям и составляла от 10 000 до 20 000 тонн в год. [9] Они показали, что поток был намного ниже, чем предыдущие оценки, от 10 000 до 20 000 тонн в год. [10] Программа Surveyor Program определила, что поверхность Луны относительно каменистая. [10] Большинство лунных образцов, возвращенных во время программы «Аполлон», имеют на своих верхних поверхностях отметки от ударов микрометеоритов, обычно называемые «ямками». [11]

Влияние на работу космического корабля [ править ]

Смотрите также: Космический мусор
Электронно-микроскопическое изображение орбитальной дыры от мусора, сделанной в панели спутника Solar Max .

Микрометеороиды представляют серьезную угрозу для освоения космоса . Средняя скорость микрометеороидов относительно космического корабля на орбите составляет 10 километров в секунду (22 500 миль в час). Устойчивость к ударам микрометеороидов является серьезной проблемой при проектировании космических аппаратов и скафандров ( см. « Одежда с термометеороидами» ). В то время как крошечные размеры большинства микрометеоритов ограничивают наносимый ущерб, удары с высокой скоростью будут постоянно разрушать внешний корпус космического корабля аналогично пескоструйной очистке . Долгосрочное воздействие может поставить под угрозу функциональность систем космических аппаратов. [12]

Удары небольших объектов с чрезвычайно высокой скоростью (10 километров в секунду) являются актуальной областью исследований терминальной баллистики . (Ускорение объектов до таких скоростей затруднено; современные методы включают линейные двигатели и кумулятивные заряды .) Риск особенно высок для объектов в космосе в течение длительных периодов времени, таких как спутники . [12] Они также создают серьезные инженерные проблемы в теоретических недорогих подъемных системах, таких как ротоваторы , космические лифты и орбитальные дирижабли. [13] [14]

Защита космического корабля от микрометеороида [ править ]

«Энергетическая вспышка» сверхскоростного удара во время моделирования того, что происходит, когда кусок орбитального мусора попадает в космический корабль на орбите.

Работа Уиппла предшествовала космической гонке, и она оказалась полезной, когда исследование космоса началось всего несколько лет спустя. Его исследования показали, что вероятность столкновения с метеороидом, достаточно большим, чтобы уничтожить космический корабль, была чрезвычайно мала. Однако космический корабль почти постоянно будет поражать микрометеоритами размером с пылинки. [6]

Уиппл уже разработал решение этой проблемы в 1946 году. Первоначально известный как «метеоритный бампер», а теперь называемый щитом Уиппла , он состоит из тонкой фольги, удерживаемой на небольшом расстоянии от корпуса космического корабля. Когда микрометеороид ударяется о фольгу, он испаряется в плазму, которая быстро распространяется. К тому времени, когда эта плазма пересекает зазор между экраном и космическим кораблем, она настолько рассеивается, что не может проникнуть в конструкционный материал внизу. [15] Экран позволяет изготавливать корпус космического корабля ровно той толщины, которая необходима для структурной целостности, в то время как фольга добавляет небольшой дополнительный вес. Такой космический корабль легче, чем тот, у которого есть панели, предназначенные для прямой остановки метеороидов.

Для космических аппаратов, которые проводят большую часть времени на орбите, некоторые разновидности щита Уиппла десятилетиями были почти универсальными. [16] [17] Более поздние исследования показали, что экраны из керамического волокна обеспечивают лучшую защиту от сверхскоростных (~ 7 км / с) частиц, чем алюминиевые экраны того же веса. [18] В другом современном дизайне используется многослойная гибкая ткань , как в дизайне NASA для своего никогда не использовавшегося расширяемого космического модуля TransHab [19] и расширяемого модуля активности Bigelow , который был запущен в апреле 2016 года и прикреплен к МКСза два года орбитальных испытаний. [20] [21]


Сноски [ править ]

  1. ^ Определение терминов в метеорной астрономии. (PDF) https://www.iau.org/static/science/scientific_bodies/commissions/f1/meteordefinitions_approved.pdf . Проверено 25 июл 2020 . Отсутствует или пусто |title=( справка )
  2. ^ П. Фраундорф (1980) Распределение температурных максимумов для микрометеоритов, замедлявшихся в атмосфере Земли без плавления Geophys. Res. Lett. 10 : 765-768.
  3. ^ DE Brownlee, DA Tomandl и E. Olszewski (1977) Межпланетная пыль: новый источник внеземного материала для лабораторных исследований, Proc. Lunar Sci. Конф. 8-й : 149-160.
  4. ↑ Фред Уиппл, «Теория микрометеоритов, часть I: в изотермической атмосфере». Архивировано 24 сентября 2015 г. в Wayback Machine , Proceedings of the National Academy of Sciences , Volume 36 Number 12 (15 декабря 1950 г.), стр. 667 - 695.
  5. ^ Фред Уиппл, "Теория микрометеоритов". Архивировано 17 октября 2015 года в Wayback Machine , Popular Astronomy , Volume 57, 1949, p. 517.
  6. ^ a b Уиппл, Фред (1951). "Модель кометы. II. Физические соотношения для комет и метеоров". Астрофизический журнал . 113 : 464–474. Bibcode : 1951ApJ ... 113..464W . DOI : 10.1086 / 145416 .
  7. ^ Браунли, Германия; Tomandl, DA; Ольшевский, Э. (1977). «1977LPI ..... 8..145B Межпланетная пыль: новый источник внеземного материала для лабораторных исследований». Материалы 8-й лунной научной конференции . 1977 : 149–160. Bibcode : 1977LPI ..... 8..145B .
  8. ^ Ганс Петерсон, «Космические Сферул и метеоритная пыль.» Scientific American , том 202, выпуск 2 (февраль 1960 г.), стр. 123–132.
  9. ↑ Эндрю Снеллинг и Дэвид Раш, «Лунная пыль и возраст Солнечной системы». Архивировано 12 мая 2011 г. в техническом журнале Wayback Machine Creation Ex-Nihilo , том 7 номер 1 (1993), стр. 2–42.
  10. ^ a b Снеллинг, Эндрю и Дэвид Раш. «Лунная пыль и возраст Солнечной системы». Архивировано 2012-03-09 в Wayback Machine Creation Ex-Nihilo Technical Journal , Том 7, № 1, 1993, стр. 2 ?? 42.
  11. Перейти ↑ Wilhelms, Don E. (1993), To a Rocky Moon: A Geologist's History of Lunar Exploration , University of Arizona Press , p. 97 , ISBN 978-0816510658
  12. ^ a b Родригес, Карен (26 апреля 2010 г.). «Микрометеороиды и орбитальный мусор (MMOD)» . www.nasa.gov . Проверено 18 июня 2018 .
  13. ^ Лебедь, Raitt, Лебедь, Пенни, Knapman, Питер А., Дэвид И., Cathy W., Роберт, Джон М. (2013). Космические лифты: оценка технологической осуществимости и перспективы развития . Вирджиния, США: Международная академия астронавтики. С. 10–11, 207–208. ISBN 9782917761311.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  14. ↑ Свон, П., Пенни, Р. Суон, С. Живучесть космического лифта, Устранение засорения космического мусора, Lulu.com Publishers, 2011
  15. ↑ Брайан Марсден, «Профессор Фред Уиппл: астроном, который разработал идею, что кометы - это« грязные снежки »». Архивировано 11 февраля 2018 года в Wayback Machine The Independent , 13 ноября 2004 года.
  16. ↑ Фред Уиппл, «О кометах и ​​метеорах». Архивировано 29 июня 2008 г. в Wayback Machine Science , том 289, номер 5480 (4 августа 2000 г.), стр. 728.
  17. ^ Джудит Reustle (куратор), "Разработка Shield: Основные понятия" архивация 27 сентября 2011 в Wayback Machine , NASA HVIT. Проверено 20 июля 2011 года.
  18. ^ Керамическая ткань Предложение Space Age Защита архивации 9 марта 2012 в Wayback Machine , 1994 гиперскорости симпозиума Impact
  19. ^ Ким Dismukes (куратор), "TransHab Концепция" архивации 1 июня 2007 в Wayback Machine , NASA, 27 июня 2003 г. Источник 10 июня 2007.
  20. ^ Хауэлл, Элизабет (2014-10-06). «Запуск частного надувного зала на космическую станцию ​​в следующем году» . Space.com . Архивировано 4 декабря 2014 года . Проверено 6 декабря 2014 .
  21. ^ "МКС приветствует CRS-8 Dragon после безупречного запуска" . 9 апреля 2016 года. Архивировано 23 апреля 2016 года . Дата обращения 14 мая 2016 .

См. Также [ править ]

  • Внеземные материалы
  • Межпланетное облако пыли

Внешние ссылки [ править ]

  • Статья о микрометеоритах, собранных в Антарктиде, в образовательном журнале Planetary Science Research Discoveries: Melted Crumbs from Asteroid Vesta