В США трамваї переведуть на енергію вітру
21 Травня , 2017
П’ять причин, чому 21 століття стане розквітом астрофізики
22 Травня , 2017

Вчені визначили ще одну потенційну загрозу, яку несуть для космічних кораблів крихітні частинки космічного пилу

Труднощі з діагностикою причин відмови електронних пристроїв і вузлів супутників і космічних кораблів, що знаходяться за тисячі й мільйони кілометрів від Землі, є причиною того, що інженери не в змозі визначити точну причину відмови більше, ніж в половині випадків. І однією з причин таких відмов, згідно з результатами досліджень, проведених вченими зі Стенфордського і Бостонського університетів, можуть бути крихітні частинки космічного пилу, що “пронизують” простір зі швидкістю в десятки кілометрів на секунду.
Маси і енергії таких частинок недостатньо для того, щоб пробити наскрізь оболонку космічного апарату. Але результати моделювання, проведені вченими, вказують на те, що при зіткненні матеріал цих часток і матеріалу корпусу супутника, вони перетворюються в плазму, яка генерує досить відчутний радіочастотний імпульс, здатний викликати збій в чутливій радіоелектронній апаратурі.
“Досить давно вчені вивчають наслідки впливу гіпершвидкісних частинок, що вдаряються в корпус супутника чи космічного корабля. І лише нещодавно нам вдалося помітити, що при достатньо високій швидкості руху частинки виникає імпульс випромінювання” – розповідає Алекс Флетчер (Alex Fletcher), дослідник зі Стенфорда, – “І зараз, за допомогою складного математичного моделювання нам вдалось встановити всі фізичні механізми, що стоять за цим явищем”.
Згідно з наявними даними, середня швидкість польоту частинок в космосі становить від 40 до 50 кілометрів на секунду, що приблизно в п’ять разів більше швидкості руху по орбіті Міжнародної Космічної Станції. При зіткненні такої швидкісної частинки з твердою поверхнею виникає хмара плазми. Більш легкі електрони цієї плазми випереджають більш важкі іони, створюючи щось на зразок електричного струму, що рухається по поверхні хмари плазми. Електрони починають взаємодіяти, “штовхаючи” один одного, і починають синхронно коливатись, що призводить до генерації широкодіапазонного радіоімпульсу. “Це схоже на ефект електромагнітного імпульсу при вибуху мініатюрної ядерної бомби. І в цьому імпульсі присутні всі довжини хвиль, які нам вдалося перевірити” – розповідає Алекс Флетчер.
Процесс возникновения радиоимпульса
Відповідно до результатів розрахунку математичних моделей, радіоімпульс здатні виробляти при зіткненні частинки, вагою в фемтограми, що рухаються на швидкостях вище 18 кілометрів на секунду. А реальні частинки в космосі мають і значно більшу масу і набагато більшу швидкість. Вироблені при зіткненнях частинок радіоімпульси можуть мати більше значення напруженості поля, ніж поле, вплив якого можуть витримати космічні апарати. Згідно вимогам, електронна начинка супутників повинна витримувати поле напруженістю 10 Вольт на метр. А зіткнення з апаратом частинки, вагою в кілька мікрограмів, що рухається зі швидкістю 60 кілометрів на секунду, виробляє імпульс поля з напруженістю 105 Вольт на метр.
“Існує дуже мала ймовірність ураження електроніки радіоімпульсом від зіткнення з частинкою. Хмари плазми мають крихітні розміри, імпульси, що генеруються ними, тривають мікросекунди. І чутливі до імпульсів компоненти мають знаходитись дуже близько до місця зіткнення” – розповідає Алекс Флетчер, – “Проте, вірогідність ураження електроніки має значення більше, ніж нуль і цей фактор треба враховувати під час далеких космічних польотів. Адже тоді до швидкості руху частинки додасться швидкість руху корабля, що збільшить енергію зіткнення і потужність електромагнітного імпульсу”.
Найближчим часом дослідники розпочнуть виготовленням мінісупутника стандарту CubeSat під назвою Morgana. Цей супутник призначений для практичного підтвердження теорії Алекса Флетчера і  матиме все необхідне для цього вимірювальне обладнання.

LEU
LEU
Головний редактор сайту uaengineer.com.ua

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: