Micrometeoroïde

Micrometeoriet, verzameld uit de Antarctische sneeuw, was een micrometeoroïde voordat het de atmosfeer van de aarde binnenkwam

A micrometeoroïde is een klein meteoroïde: een klein rotsdeeltje in de ruimte, meestal minder dan een gram. EEN micrometeoriet is zo'n deeltje dat de doorgang erdoor overleeft de atmosfeer van de aarde en bereikt het aardoppervlak.

De term "micrometeoroïde" werd officieel verouderd door de IAU In 2017, zo overbodig voor meteoroïde.[1]

Oorsprong en banen

Zie ook: Kosmisch stof

Micrometeoroïden zijn erg kleine stukjes gesteente of metaal afgebroken van grotere stukken rots en puin dateren vaak terug tot de geboorte van de Zonnestelsel. Micrometeoroïden zijn zeer gebruikelijk in de ruimte. Kleine deeltjes leveren een belangrijke bijdrage aan Ruimte verwering processen. Wanneer ze het oppervlak van de Maan, of een luchtloze lichaam (Kwik, de asteroïden, enz.), veroorzaakt de resulterende smelten en verdamping donkerder en andere optische veranderingen in de regoliet.

Micrometeoroïden hebben minder stabiel banen dan meteoroïden, vanwege hun grotere oppervlakte tot massa- verhouding. Micrometeoroïden die op aarde vallen, kunnen informatie geven over verwarmingsgebeurtenissen van millimeterschaal in de zonne -nevel. Meteorieten en micrometeorieten (zoals ze bekend zijn bij aankomst op het aardoppervlak) kan alleen worden verzameld in gebieden waar geen terrestrische is afzetting, meestal polaire regio's. ICE wordt verzameld en vervolgens gesmolten en gefilterd, zodat de micrometeorieten onder een microscoop kunnen worden geëxtraheerd.

Voldoende kleine micrometeoroïden voorkomen aanzienlijke verwarming bij binnenkomst in de atmosfeer van de aarde.[2] Het verzamelen van dergelijke deeltjes door hoogvliegende vliegtuigen begon in de jaren zeventig,[3] sinds welke tijd deze monsters van stratosphere-verzameld interplanetair stof (genaamd Brownlee -deeltjes Voordat hun buitenaardse oorsprong werd bevestigd) zijn een belangrijk onderdeel geworden van de buitenaardse materialen Beschikbaar voor studie in laboratoria op aarde.

Historische studies

In 1946 tijdens de Giacobinid meteoren douche, Helmut Landsberg verzamelde verschillende kleine magnetische deeltjes die blijkbaar werden geassocieerd met de douche.[4] Fred Whipple was hierdoor geïntrigeerd en schreef een artikel dat aantoonde dat deeltjes van deze grootte te klein waren om hun snelheid te behouden toen ze de bovenste sfeer. In plaats daarvan vertrokken ze snel en vielen vervolgens op de aarde niet -gesmolten. Om dit soort objecten te classificeren, bedacht hij de term "micro-meteriet".[5]

Snelheden

Whipple, in samenwerking met Fletcher Watson van de Harvard Observatory, leidde een poging om een ​​observatorium te bouwen om direct de snelheid van de meteoren te meten die te zien was. Op het moment was de bron van de micro-meteorieten niet bekend. Directe metingen bij het nieuwe observatorium werden gebruikt om de bron van de meteoren te lokaliseren, wat aantoonde dat het grootste deel van het materiaal overblijft komeet Tails, en dat niet kan worden aangetoond dat het een extra-solo-oorsprong heeft.[6] Tegenwoordig wordt duidelijk dat meteoroïden van allerlei soorten overgebleven materiaal zijn van de vorming van het zonnestelsel, bestaande uit deeltjes uit de interplanetaire stofwolk of andere objecten bestaande uit dit materiaal, zoals kometen.[7]

Flux

Maanmonster 61195 van Apollo 16 Getextureerd met "zap -putten" van micrometeorieteffecten.

De vroege studies waren uitsluitend gebaseerd op optische metingen. In 1957, Hans Pettersson voerde een van de eerste directe metingen van de val van ruimtestof op aarde uit, waarbij werd geschat op 14.300.000 ton per jaar.[8] Dit suggereerde dat de meteoroïde flux in de ruimte veel hoger was dan het aantal op basis van telescoopwaarnemingen. Zo'n hoge flux vormde een zeer ernstig risico voor het hoge orbititair Apollo Capsules en voor missies naar de maan. Om te bepalen of de directe meting nauwkeurig was, volgde een aantal aanvullende onderzoeken, waaronder de Pegasus satellietprogramma, Lunar orbiter 1, Luna 3, Mars 1 en Pioneer 5. Deze toonden aan dat de snelheid van meteoren die de atmosfeer of flux passeerden, in lijn was met de optische metingen, met ongeveer 10.000 tot 20.000 ton per jaar.[9] De Surveyor Program vastgesteld dat het oppervlak van de maan relatief rotsachtig is.[10] De meeste maanmonsters keerden terug tijdens de Apollo -programma hebben micrometeoriete effecten, meestal "zap -putten" genoemd, op hun bovenoppervlakken.[11]

Effect op ruimtevaartuigen

Zie ook: Ruimtepuin
Elektronenmicrofoto -afbeelding van een orbitaal puingat gemaakt in het paneel van de Zonne -max satelliet.

Micrometeoroïden vormen een belangrijke bedreiging voor ruimteonderzoek. De gemiddelde snelheid van micrometeoroïden ten opzichte van een ruimtevaartuig in een baan is 10 kilometer per seconde (22.500 mph). Weerstand tegen micrometeoroïde impact is een belangrijke ontwerpuitdaging voor ruimtevaartuigen en ruimtepak ontwerpers (Zien Thermisch micrometeoroïde kledingstuk). Terwijl de kleine grootte van de meeste micrometeoroïden de opgelopen schade beperkt, zullen de hoge snelheidseffecten constant de buitenste behuizing van ruimtevaartuigen afbreken op een manier die analoog is aan zandstroom. Blootstelling op lange termijn kan de functionaliteit van ruimtevaartuigsystemen bedreigen.[12]

Effecten door kleine objecten met een extreem hoge snelheid (10 kilometer per seconde) zijn een actueel onderzoeksgebied in Terminal Ballistics. (Het versnellen van objecten tot dergelijke snelheden is moeilijk; de huidige technieken omvatten lineaire motoren en gevormde ladingen.) Het risico is vooral hoog voor objecten in de ruimte gedurende lange tijd, zoals satellieten.[12] Ze vormen ook grote technische uitdagingen in theoretische goedkope liftsystemen zoals zoals rotovators, Space Liftenen orbitale luchtschepen.[13][14]

Ruimtevaartuigen micrometeoroïde afscherming

De "energieflits" van een hypervelocity Impact tijdens een simulatie van wat er gebeurt wanneer een stuk orbitaal puin een ruimtevaartuig in een baan raakt.

Whipple's werk ging vooraf uit de ruimte race En het bleek nuttig toen de ruimte -exploratie slechts een paar jaar later begon. Zijn studies hadden aangetoond dat de kans om te worden geraakt door een meteoroïde die groot genoeg is om een ​​ruimtevaartuig te vernietigen extreem afgelegen was. Een ruimtevaartuig zou echter bijna constant worden getroffen door micrometeorieten, ongeveer de grootte van stofkorrels.[6]

Whipple had in 1946 al een oplossing voor dit probleem ontwikkeld. Oorspronkelijk bekend als een "meteor bumper" en nu de Whipple Shield, dit bestaat uit een dunne foliefilm die op korte afstand van het lichaam van het ruimtevaartuig wordt gehouden. Wanneer een micrometeoroïde de folie raakt, verdampt deze in een plasma dat zich snel verspreidt. Tegen de tijd dat dit plasma de opening tussen het schild en het ruimtevaartuig kruist, is het zo verspreid dat het niet in staat is om het structurele materiaal hieronder te dringen.[15] Met het schild kan een ruimtevaartuig lichaam worden gebouwd tot alleen de dikte die nodig is voor structurele integriteit, terwijl de folie weinig extra gewicht toevoegt. Zo'n ruimtevaartuig is lichter dan een met panelen die zijn ontworpen om de meteoroïden rechtstreeks te stoppen.

Voor ruimtevaartuigen die het grootste deel van hun tijd in een baan doorbrengen, is een variëteit van het Whipple Shield al tientallen jaren bijna universeel.[16][17] Later onderzoek toonde dat aan keramische vezel geweven schilden bieden een betere bescherming voor deeltjes van hypervelocity (~ 7 km/s) dan aluminium Schilden van gelijk gewicht.[18] Een ander modern ontwerp gebruikt flexibele stof met meerdere lagen, als in NASA's Design voor zijn nooit gevlogen Transhab Uitbreidbare ruimtebewoonmodule,[19] en de Bigelow uitbreidbare activiteitsmodule, die werd gelanceerd in april 2016 en verbonden aan de ISS voor twee jaar orbitale testen.[20][21]

Voetnoten

  1. ^ IAU Commissie F1 (30 april 2017). "Definitie van termen in meteoor -astronomie" (PDF). Internationale astronomische unie. Opgehaald 25 juli 2020.{{}}: CS1 onderhoud: url-status (link)
  2. ^ P. Fraundorf (1980) De verdeling van temperatuurmaxima voor micrometeorieten vertraagde in de atmosfeer van de aarde zonder te smelten Geophys. Res. Lett. 10: 765-768.
  3. ^ D. E. Brownlee, D. A. Tomandl en E. Olszewski (1977) Interplanetair stof: een nieuwe bron van buitenaards materiaal voor laboratoriumstudies, Proc. Lunar Sci. Conf. 8e: 149-160.
  4. ^ Fred Whipple, "De theorie van micro-meteorieten, deel I: in een isothermische atmosfeer" Gearchiveerd 24 september 2015 op de Wayback -machine, Proceedings of the National Academy of Sciences, Volume 36 nummer 12 (15 december 1950), pp. 667 - 695.
  5. ^ Fred Whipple, "De theorie van micrometeorieten." Gearchiveerd 17 oktober 2015 op de Wayback -machine, Populaire astronomie, Volume 57, 1949, p. 517.
  6. ^ a b Whipple, Fred (1951). "Een komeetmodel. II. Fysieke relaties voor kometen en meteoren". Astrofysisch tijdschrift. 113: 464–474. Bibcode:1951apj ... 113..464W. doen:10.1086/145416.
  7. ^ Brownlee, D. E.; Tomandl, D. A.; Olszewski, E. (1977). "1977LPI ..... 8..145B Interplanetair stof: een nieuwe bron van buitenaards materiaal voor laboratoriumstudies". Proceedings of the 8th Lunar Scientific Conference. 1977: 149–160. Bibcode:1977lpi ..... 8..145B.
  8. ^ Hans Pettersson, "Cosmic Spherules and Meteoritic Dust." Wetenschappelijke Amerikaan, Volume 202 nummer 2 (februari 1960), pp. 123–132.
  9. ^ Andrew Snelling en David Rush, "Maanstof en de leeftijd van het zonnestelsel" Gearchiveerd 12 mei 2011 op de Wayback -machine Creatie Ex-Nihilo Technical Journal, Volume 7 Number 1 (1993), p. 2–42.
  10. ^ Snelling, Andrew en David Rush. "Maanstof en de leeftijd van het zonnestelsel." Gearchiveerd 2012-03-09 op de Wayback -machine Creatie Ex-Nihilo Technical Journal, Volume 7, nummer 1, 1993, p. 2 42.
  11. ^ Wilhelms, Don E. (1993), Naar een rotsachtige maan: de geschiedenis van een geoloog van maanverkenning, Universiteit van Arizona pers, p.97, ISBN 978-0816510658
  12. ^ a b Rodriguez, Karen (26 april 2010). "Micrometeoroïden en orbitaal puin (MMOD)". www.nasa.gov. Gearchiveerd van het origineel op 28 oktober 2009. Opgehaald 2018-06-18.
  13. ^ Swan, Raitt, Swan, Penny, Knapman, Peter A., ​​David I., Cathy W., Robert E., John M. (2013). Space Liften: een beoordeling van de technologische haalbaarheid en de weg vooruit. Virginia, VS: International Academy of Astronautics. pp. 10–11, 207–208. ISBN 9782917761311.{{}}: CS1 Onderhoud: Meerdere namen: Lijst met auteurs (link)
  14. ^ Swan, P., Penny, R. Swan, C. Space Lift Survivability, Space Debris Mitigation, Lulu.com Publishers, 2011
  15. ^ Brian Marsden, "Professor Fred Whipple: Astronoom die het idee ontwikkelde dat kometen 'vuile sneeuwballen' zijn." Gearchiveerd 11 februari 2018 op de Wayback -machine De onafhankelijke, 13 november 2004.
  16. ^ Fred Whipple, "Van kometen en meteoren" Gearchiveerd 29 juni 2008 op de Wayback -machine Wetenschap, Volume 289 Number 5480 (4 augustus 2000), p. 728.
  17. ^ Judith Reustle (curator), "Schildontwikkeling: basisconcepten" Gearchiveerd 27 september 2011 op de Wayback -machine, NASA HVIT. Ontvangen 20 juli 2011.
  18. ^ Keramische stof biedt bescherming van ruimtetijdperk Gearchiveerd 9 maart 2012 op de Wayback -machine, 1994 Hypervelocity Impact Symposium
  19. ^ Kim ontslagen (curator), "Transhab Concept" Gearchiveerd 1 juni 2007 op de Wayback -machine, NASA, 27 juni 2003. Ontvangen 10 juni 2007.
  20. ^ Howell, Elizabeth (2014-10-06). "Private opblaasbare kamer lanceert volgend jaar naar ruimtestation". Space.com. Gearchiveerd Van het origineel op 4 december 2014. Opgehaald 2014-12-06.
  21. ^ "ISS verwelkomt CRS-8 Dragon na onberispelijke lancering". 9 april 2016. Gearchiveerd Van het origineel op 23 april 2016. Opgehaald 14 mei 2016.

Zie ook

Externe links