Mikrometeoroid - Micrometeoroid
En mikrometeoroid er en liten meteoroid : en liten steinpartikkel i rommet, som vanligvis veier mindre enn et gram . En mikrometeoritt er en slik partikkel som overlever passasje gjennom jordens atmosfære og når jordens overflate.
Begrepet "mikrometeoroid" ble offisielt utfaset av IAU i 2017, som overflødig med meteoroid.
Opprinnelse og baner
Mikrometeoroider er veldig små biter av stein eller metall brutt av fra større biter av stein og rusk som ofte dateres tilbake til solsystemets fødsel . Mikrometeoroider er ekstremt vanlige i rommet. Små partikler er en viktig bidragsyter til prosesser for romforvitring . Når de treffer overflaten av månen , eller hvilken som helst luftløs kropp ( kvikksølv , asteroider osv.), Forårsaker den resulterende smeltingen og fordampningen mørkere og andre optiske endringer i regolitten .
Mikrometeoroider har mindre stabile baner enn meteoroider på grunn av deres større forhold mellom overflate og masse . Mikrometeoroider som faller til jorden kan gi informasjon om oppvarmingshendelser i millimeterskala i soltåken . Meteoritter og mikrometeoritter (som de er kjent ved ankomst til jordoverflaten) kan bare samles i områder der det ikke er jordbasert sedimentering , vanligvis polare områder. Is samles opp og smeltes og filtreres slik at mikrometeorittene kan ekstraheres under et mikroskop.
Tilstrekkelig små mikrometeoroider unngår betydelig oppvarming ved inntreden i jordens atmosfære . Innsamling av slike partikler med høytflygende fly begynte på 1970-tallet, siden den gang disse prøvene av stratosfæresamlet interplanetært støv (kalt Brownlee-partikler før deres utenomjordiske opprinnelse ble bekreftet) har blitt en viktig komponent i de utenomjordiske materialene som er tilgjengelige for studier i laboratorier. på jorden.
Historiske studier
I 1946 under Giacobinid meteorregn , samlet Helmut Landsberg flere små magnetiske partikler som tilsynelatende var forbundet med dusjen. Fred Whipple ble fascinert av dette og skrev et papir som demonstrerte at partikler av denne størrelsen var for små til å opprettholde hastigheten når de møtte den øvre atmosfæren . I stedet bremset de raskt og falt deretter til jorden usmeltet. For å klassifisere denne typen gjenstander, laget han begrepet " mikro-meteoritt ".
Hastigheter
Whipple, i samarbeid med Fletcher Watson fra Harvard Observatory , ledet et forsøk på å bygge et observatorium for direkte å måle hastigheten til meteorene som kunne sees. På den tiden var ikke kilden til mikrometeorittene kjent. Direkte målinger ved det nye observatoriet ble brukt til å lokalisere kilden til meteorene, og demonstrerte at mesteparten av materialet var igjen fra komethaler , og at ingen av det kunne påvises å ha en opprinnelse utenfor solen. I dag er det forstått at meteoroider av alle slags er gjenværende materiale fra dannelsen av solsystemet, bestående av partikler fra den interplanetære støvskyen eller andre gjenstander som består av dette materialet, som kometer.
Flux
De tidlige studiene var utelukkende basert på optiske målinger. I 1957 gjennomførte Hans Pettersson en av de første direkte målingene av fallet av romstøv på jorden, og anslår at det er 14 300 000 tonn per år. Dette antydet at meteoroidstrømmen i rommet var mye høyere enn tallet basert på teleskopobservasjoner. En slik høy strømning utgjorde en veldig alvorlig risiko for de høye bane Apollo kapslene og for oppdrag til Månen. For å avgjøre om den direkte målingen var nøyaktig, fulgte en rekke ytterligere studier, inkludert Pegasus-satellittprogrammet , Lunar Orbiter 1 , Luna 3 , Mars 1 og Pioneer 5 . Disse viste at hastigheten på meteorer som passerte inn i atmosfæren, eller fluksen, var i tråd med de optiske målingene, på rundt 10.000 til 20.000 tonn per år. Den Surveyor Program bestemt at overflaten på månen er relativt steinete. De fleste måneprøver som returneres under Apollo-programmet har mikrometeorittstøtemerker, vanligvis kalt "zap groper", på sine øvre overflater.
Effekt på romfartøyoperasjoner
Mikrometeoroider utgjør en betydelig trussel mot romforskning . Den gjennomsnittlige hastigheten til mikrometeoroider i forhold til et romfartøy i bane er 10 kilometer per sekund (22.500 mph). Motstand mot mikrometeoroid påvirkning er en betydelig designutfordring for romfartøy- og romdraktdesignere ( se Thermal Micrometeoroid Garment ). Mens de små størrelsene på de fleste mikrometeoroider begrenser skaden, vil støtene med høy hastighet hele tiden degradere det ytre foringsrøret til romfartøyet på en måte som er analog med sandblåsing . Langvarig eksponering kan true funksjonaliteten til romfartøysystemer.
Påvirkninger av små gjenstander med ekstremt høy hastighet (10 kilometer per sekund) er et nåværende forskningsområde innen terminal ballistikk . (Å akselerere objekter opp til slike hastigheter er vanskelig; nåværende teknikker inkluderer lineære motorer og formede ladninger .) Risikoen er spesielt høy for objekter i rommet i lange perioder, for eksempel satellitter . De utgjør også store tekniske utfordringer i teoretiske lavprisløftesystemer som rotovatorer , romheiser og orbitale luftskip.
Romskjerm mikrometeoroid skjerming
Whipples arbeid pre-daterte romløpet, og det viste seg å være nyttig da romforskning startet bare noen få år senere. Studiene hans hadde vist at sjansen for å bli truffet av en meteoroid som var stor nok til å ødelegge et romfartøy var ekstremt fjern. Imidlertid ville et romfartøy nesten konstant bli rammet av mikrometeoritter, omtrent på størrelse med støvkorn.
Whipple hadde allerede utviklet en løsning på dette problemet i 1946. Opprinnelig kjent som en "meteorstøtfanger" og nå kalt Whipple-skjoldet , og består av en tynn foliefilm holdt et lite stykke unna romfartøyets kropp. Når en mikrometeoroid treffer folien, fordamper den til et plasma som raskt sprer seg. Når dette plasma krysser gapet mellom skjoldet og romfartøyet, er det så diffust at det ikke er i stand til å trenge gjennom det strukturelle materialet nedenfor. Skjoldet gjør at en romfartøykropp kan bygges til akkurat den tykkelsen som trengs for strukturell integritet, mens folien tilfører lite ekstra vekt. Et slikt romfartøy er lettere enn et med paneler designet for å stoppe meteoroider direkte.
For romfartøy som tilbringer mesteparten av tiden sin i bane, har en rekke forskjellige Whipple-skjold vært nesten universelle i flere tiår. Senere undersøkelser viste at keramiske fibervevde skjold gir bedre beskyttelse mot hypervelocity (~ 7 km / s) partikler enn aluminiumsskjold med samme vekt. En annen moderne design bruker flerlags fleksibelt stoff , som i NASAs design for den aldri flyte TransHab utvidbare rombygningsmodulen , og Bigelow Expandable Activity Module , som ble lansert i april 2016 og festet til ISS i to år med orbital. testing.
Fotnoter
Se også
Eksterne linker
- Smeltede smuler fra Asteroid Vesta- artikkelen om mikrometeoritter samlet i Antarktis i den pedagogiske tidsskriftet Planetary Science Research Discoveries.