Hvad gør mikrometeoroid-skader ved rodfæstede strukturer som Webbs solskærm?

Små små kugler oversvømmer solsystemet, hver mikrometeoroid udgør en potentiel fare. Ny forskning har fundet ud af, at James Webb-rumteleskopets tynde solskærme og fremtidige oppustelige rumfartøjer kan være i fare.

En mikrometeoroid er en lille smule rumskrot, der normalt vejer mindre end et gram. Nogle af dem er resterne af de utallige kollisioner, der har fundet sted i løbet af de sidste 4,5 milliarder år af solsystemets historie. De fleste kommer dog fra støvskyen, der oprindeligt kollapsede for at danne vores solsystem, og aldrig nåede at være en del af en større krop. På grund af dette oversvømmer de absolut hele systemet. Nogle beregninger anslår endda, at over 10.000 tons mikrometeoroider falder ned på Jorden hvert eneste år.

Heldigvis for os, der bor på overfladen, er den konstante spærreild af mikrometeoroid-påvirkninger ingen big deal, fordi vores atmosfære nemt opsuger dem. Men ude i rummet, uden beskyttelse af vores atmosfære, kan de være en rigtig smerte.

På trods af deres lille størrelse kan mikrometeoroider pakke et rigtigt slag. Hver enkelt rejser flere kilometer i sekundet, og de er perfekt i stand til at grave små huller i ubeskyttede rumfartøjer. Den nuværende bedste løsning til at forhindre skade fra mikrometeoroider kaldes Whipple-skjoldet til ære for dets opfinder Fred Whipple. Det er et simpelt folieark, der dækker rumfartøjet. Når en mikrometeoroid rammer foliearket, fordamper den, før den når hovedrumfartøjets krop.

Eksponeringsrisiko

Whipple-skjoldet er en enkel, billig, lavvægtsløsning på problemet med mikrometeoroider. Men det virker kun, hvis du ikke med vilje behøver at udsætte dele af dit fartøj for rummet. For eksempel, hvis du bygger et teleskop, kan du ikke dække forsiden af ​​det i folie og forvente at få noget nyttigt gjort.

Normalt er rumfødte teleskoper robuste nok til, at de kan trække på mikrometeoroid-skader. Et lille hak her eller en lille chip der kommer ikke til at påvirke observationerne alvorligt. Ny forskning, der for nylig er vist i preprint-tidsskriftet arXiv, skitserer imidlertid risikoen for fremtidige teleskoper. Det første instrument i fare? James Webb-rumteleskopet.

Hovedspejlet på James Webb består af segmenterede paneler af beryllium, som er et ret robust materiale. Men Webb er et infrarødt teleskop, og for at gøre sit arbejde skal det forblive køligt. For at beskytte rumfartøjet mod genskin fra solens stråling bruger Webb gigantiske ultratynde plader af et specialiseret materiale kaldet Kapton. Ifølge forskningen vil mikrometeoroider begynde at påvirke solskjoldet og langsomt nedbryde det over tid ved at slå små huller i det. Solafskærmningen skulle dog stadig være i stand til at fungere godt over instrumentets forventede levetid.

James Webb strakte grænsen for den nuværende tekniske teknologi for at levere et stort teleskop ud i rummet. Fremtidige observatorier omfatter mange radikale forslag. En idé er at puste kæmpe spejle op, der kan fungere som observatorier. Disse kunne være langt større end det primære spejl på Webb. Disse vil dog stå over for mange udfordringer fra mikrometeoroider. Hver enkelt vil være i stand til at slå hul i membranen, hvilket forårsager en lille lækage. Hvis der opstår tilstrækkelig skade, vil det oppustelige teleskop miste sin form.

Forskerne konkluderede, at hvis vi ønsker at bruge oppustelige teleskoper i fremtiden, må vi enten designe løsninger for at forhindre skader fra mikrometeoroider eller forstå, at teleskoperne måske ikke holder særlig længe.