пятница, 5 мая 2017 г.

Одна частица пыли может вывести космический аппарат из строя, доказали физики

Журнал «Physics of Plasmas» опубликовал статью с доводами о том, что попадание мельчайших пылинок в устройства космических спутников и зондов, может привести к их выходу из строя, так как испаряясь, пылинки образовывают плазменные мини-облачка, в центре которых возникают мощные электромагнитные волны. К такому мнению пришли ученые из университета в Бостоне, США. По словам Алекса Флетчера, именно на этот "механизм" приходится определенная часть непонятного рода сбоев, связанных с электроникой, потому что точно диагностировать причину их возникновения в орбитальных условиях является крайне сложным. Еще при первом покорении пределов атмосферы Земли и выходе в открытый космос, ученым и инженерам предстояло решить такие проблемы, как: защита оборудования от воздействия высокоэнергетических космических лучей, предотвращение влияния на работу оборудования мощных электромагнитных всплесков и прочих феноменов, негативно сказывающихся на электронике в целом или даже ее выведения из строя.


Конечно, по большей части, подобные сбои не влекут за собой серьезные последствия. Но, если такое случается в купе с упущенными «недоработками» во время проектирования, это может привести к аварии и конечной потере аппарата. Например, случай с межпланетной российской станцией «Фобос-Грунт». Еще не достигнув Земной орбиты, произошла критическая перезагрузка компьютеров, когда в них «удачно» попали космические лучи. Из-за чего вся станция вышла из строя.

Проведя полное изучение того, как ведет себя космический аппарат во время полета, Флетчеру и Сигриду Клозе - его коллеге из университета в Стэнфорде (США), удалось выявить потенциальную причину того, из-за чего появляются подобного рода лучи и схожие с ними эффекты. С давних пор считается, что частицы пыли - большая угроза для космических спутников и зондов. Если аппарат столкнется с ними на достаточно большой скорости, то они могут повредить обшивку и установленные научные инструменты. Еще в 2011 инженеры НАСА «переживали», что такая участь грозит зонду «New Horizons», пока тот будет подлетать к Плутону.

На протяжении не одного десятилетия изучались подобные столкновения на больших скоростях. Было замечено, что именно из-за этих «гиперзвуковых» событий происходит вырабатывание всплесков излучения. Однако никому не удавалось ответить на вопросы: «почему?», «откуда?» и «из-за чего?» оно появляется. По мнению Клозе и Флетчера, изучивших результаты этих много десятилетних исследований, эти вспышки может порождать плазма, образовывающаяся в ходе испарения частицы, когда та сталкивается с обшивкой космического корабля или зонда. Проверка этой теории проводилась на компьютерной модели.

В итоге, все оказалось очень просто - в пустоте космического пространства движение легких электронов происходит намного быстрее, чем движение тяжелых ионов. Поэтому, «коснувшись» корпуса аппарата, частица пыли превращается в плазменное мини-облачко, делящееся на «быстрые» электроны и «медленные» ионы. Они взаимодействуют друг с другом, что приводит к образованию мощных электромагнитных волн, которые и могут стать причиной появления серьезных неполадок в электронике.

В планах Клозе и Флетчера проведение более детальных и длительных симуляций. Это позволит дать точную оценку тому, с какой периодичностью могут происходить такие события, и насколько реальную угрозу они представляют для зондов, спутников и космических кораблей.

Комментариев нет:

Отправить комментарий