После шестидесяти лет космических агентств, посылающих ракеты, спутники и другие миссии на орбиту, космический мусор стал чем-то растущим. Мало того, что есть большие куски мусора, которые могут уничтожить космический корабль за один удар, но также есть бесчисленное множество крошечных обломков, путешествующих на очень высоких скоростях. Этот мусор представляет серьезную угрозу для Международной космической станции (МКС), активных спутников и будущих миссий с экипажем на орбите.
По этой причине Европейское космическое агентство стремится улучшить защиту от мусора для МКС и будущих поколений космических аппаратов. Этот проект, который поддерживается в рамках Технологической программы общей поддержки ЕКА, недавно провел баллистические испытания, в ходе которых изучалась эффективность новых волокнистых металлических ламинатов (FML), которые могут заменить экранирование алюминия в ближайшие годы.
Чтобы разбить его, любые орбитальные миссии - будь то спутники или космические станции - должны быть готовы к риску высокоскоростных столкновений с крошечными объектами. Это включает в себя возможность столкновения с искусственным космическим мусором, но также включает в себя риск повреждения микрометеороидных объектов (MMOD). Они особенно опасны во время интенсивных сезонных метеорных потоков, таких как Леониды.
В то время как большие куски орбитального мусора - от 5 см (2 дюймов) до 1 метра (1,09 ярда) в диаметре - регулярно отслеживаются НАСА и Управлением космического мусора ЕКА, более мелкие кусочки не обнаруживаются - что делает их особенно угрожающими. Что еще хуже, столкновения между частичками мусора могут привести к образованию большего количества явлений, известных как эффект Кесслера.
А поскольку присутствие человечества на околоземной орбите (NEO) только увеличивается, поскольку на ближайшие десятилетия запланированы тысячи спутников, космических мест обитания и полетов с экипажем, растущий уровень орбитального мусора представляет собой растущий риск. Как объяснил инженер Андреас Теш:
«Такие обломки могут быть очень разрушительными из-за их высокой скорости удара, равной нескольким километрам в секунду. Крупные осколки, по крайней мере, можно отследить, чтобы крупные космические корабли, такие как Международная космическая станция, могли сойти с дороги, но осколки размером менее 1 см трудно обнаружить с помощью радара - и меньшие спутники, как правило, имеют меньше возможностей избежать столкновения «.
Чтобы увидеть, как их новая защита выдержит попадание космического мусора, группа исследователей ЕКА недавно провела испытание, в котором алюминиевая пуля диаметром 2,8 мм была выпущена по образцу щита космического корабля, результаты которого были сняты высокоскоростной камерой. , При таких размерах и скорости 7 км / с пуля эффективно имитировала энергию удара, которую имел бы небольшой кусок мусора, как если бы он вступал в контакт с МКС.
Как объяснил исследователь Бенуа Бонвуазен в недавнем пресс-релизе ЕКА:
«Мы использовали газовую пушку в немецком Институте скоростной динамики Фраунгофера, чтобы протестировать новый материал, который рассматривается для защиты космического корабля от космического мусора. Наш проект рассматривает различные виды «волокнистых металлических ламинатов», производимых для нас компанией GTM Structures, которые представляют собой несколько тонких металлических слоев, соединенных вместе с композитным материалом ».
Как вы можете видеть из видео (размещенного выше), сплошная алюминиевая пуля пробила щит, но затем распалась на порцию осколков и паров, которые гораздо легче захватить или отклонить следующим слоем брони. Это стандартная практика при работе с космическим мусором и MMOD, когда несколько щитов наслоены вместе, чтобы адсорбировать и фиксировать удар, чтобы он не проникал в корпус.
Распространенный вариант этого известен как «щит Уиппла», который изначально был разработан для защиты от кометной пыли. Этот экран состоит из двух слоев, бампера и задней стенки, на расстоянии друг от друга от 10 до 30 см (от 3,93 до 11,8 дюйма). В этом случае FML, который производится для ESA компанией GTM Structures BV (нидерландская аэрокосмическая компания), состоит из нескольких тонких металлических слоев, связанных вместе с композитным материалом.
Основываясь на этом последнем испытании, FML, похоже, хорошо подходит для предотвращения повреждения МКС и будущих космических станций. Как указал Бенуа, ему и его коллегам теперь необходимо проверить это экранирование на других типах орбитальных миссий. «Следующим шагом будет выполнение демонстрации на орбите в CubeSat, чтобы оценить эффективность этих FML в орбитальной среде», - сказал он.
И не забудьте посмотреть это видео в отделении космического мусора ESA:
