Raumschiff-Schilde müssen robust sein. Hier ist eine Aluminiumkugel, die mit 7 km/s einen Schild zerschmettert
Nach sechzig Jahren, in denen Weltraumbehörden Raketen, Satelliten und andere Missionen in den Orbit schickten, ist Weltraummüll zu einem wachsenden Problem geworden. Es gibt nicht nur große Schrottstücke, die ein Raumschiff mit einem einzigen Treffer zerstören könnten, sondern es gibt auch unzählige winzige Trümmerstücke, die mit sehr hoher Geschwindigkeit reisen. Diese Trümmer stellen eine ernsthafte Bedrohung für die Internationale Raumstation (ISS), aktive Satelliten und zukünftige bemannte Missionen im Orbit.
Aus diesem Grund möchte die Europäische Weltraumorganisation (ESA) eine bessere Abschirmung von Trümmern für die ISS und zukünftige Generationen von Raumfahrzeugen entwickeln. Dieses Projekt, das von der ESA unterstützt wird Allgemeines Support-Technologieprogramm , kürzlich durchgeführt ballistische Tests die sich mit der Effizienz neuer Faser-Metall-Laminate (FMLs) befasste, die in den kommenden Jahren die Aluminiumabschirmung ersetzen könnten.
Um es aufzulösen, müssen alle Orbitalmissionen – seien es Satelliten oder Raumstationen – auf die Gefahr von Hochgeschwindigkeitskollisionen mit winzigen Objekten vorbereitet sein. Dazu gehört die Möglichkeit einer Kollision mit von Menschenhand geschaffenem Weltraumschrott, aber auch das Risiko von Mikrometeoroid-Objektschäden (MMOD). Diese sind während intensiver saisonaler Meteoritenströme, wie den Leoniden, besonders bedrohlich.
https://dlmultimedia.esa.int/download/public/videos/2018/02/025/orig-1802_025_AR_DE.mp4Während größere Trümmerstücke aus der Umlaufbahn – mit einem Durchmesser von 5 cm (2 Zoll) bis 1 Meter (1,09 Yards) – regelmäßig von der NASA und den ESAs überwacht werden Büro für Weltraummüll , die kleineren Stücke sind nicht nachweisbar – was sie besonders bedrohlich macht. Erschwerend kommt hinzu, dass Kollisionen zwischen Trümmerstücken dazu führen können, dass sich mehr bildet, ein Phänomen, das als . bekannt ist Kessler-Effekt .
Und da die Präsenz der Menschheit im erdnahen Orbit (NEO) nur zunimmt, mit Tausenden von Satelliten, Weltraumhabitaten und bemannten Missionen, die für die kommenden Jahrzehnte geplant sind, stellt eine zunehmende Menge an Orbitaltrümmern daher ein zunehmendes Risiko dar. Als Ingenieur Andreas Tesch erklärt :
„Solche Trümmer können aufgrund ihrer hohen Aufprallgeschwindigkeit von mehreren Kilometern pro Sekunde sehr schädlich sein. Größere Trümmerteile können zumindest verfolgt werden, sodass große Raumschiffe wie die Internationale Raumstation ISS ausweichen können, aber kleinere Teile als 1 cm sind mit Radar schwer zu erkennen – und kleinere Satelliten haben im Allgemeinen weniger Möglichkeiten, Kollisionen zu vermeiden .“
Um zu sehen, wie ihre neue Abschirmung dem Weltraumschrott standhält, führte ein Team von ESA-Forschern kürzlich einen Test durch, bei dem eine Aluminiumkugel mit einem Durchmesser von 2,8 mm auf eine Probe eines Raumfahrzeugschilds abgefeuert wurde – deren Ergebnisse von einer Hochgeschwindigkeitskamera gefilmt wurden . Bei dieser Größe und einer Geschwindigkeit von 7 km/s simulierte das Geschoss effektiv die Aufprallenergie, die ein kleines Trümmerstück haben würde, als würde es mit der ISS in Kontakt kommen.
Künstlerische Darstellung des gesamten Weltraumschrotts in der Erdumlaufbahn. Bildnachweis: NASA
Wie der Forscher Benoit Bonvoisin in einer kürzlich erschienenen ESA erklärte Pressemitteilung :
„Wir haben bei Deutschland eine Gaspistole benutzt Fraunhofer-Institut für Schnelle Dynamik ein neuartiges Material zu testen, das für die Abschirmung von Raumfahrzeugen gegen Weltraummüll in Betracht gezogen wird. Unser Projekt hat sich mit verschiedenen Arten von ‚Faser-Metall-Laminaten‘ befasst, die von GTM Structures für uns hergestellt werden, bei denen es sich um mehrere dünne Metallschichten handelt, die mit einem Verbundmaterial verbunden sind.“
Wie Sie aus dem Video (oben gepostet) sehen können, durchdrang die massive Aluminiumkugel den Schild, brach dann jedoch in eine Dose aus Fragmenten und Dampf auf, die für die nächste Panzerungsschicht viel einfacher einzufangen oder abzulenken sind. Dies ist gängige Praxis beim Umgang mit Weltraummüll und MMOD, bei denen mehrere Schilde übereinander geschichtet sind, um den Aufprall zu absorbieren und abzufangen, damit er nicht in den Rumpf eindringt.
Eine gängige Variante davon ist der sogenannte Whipple-Schild, der ursprünglich zum Schutz vor Kometenstaub entwickelt wurde. Diese Abschirmung besteht aus zwei Schichten, einem Stoßfänger und einer Rückwand, mit einem gegenseitigen Abstand von 10 bis 30 cm (3,93 bis 11,8 Zoll). In diesem Fall die FML, die für die ESA von GTM Structures BV (ein niederländisches Luft- und Raumfahrtunternehmen) besteht aus mehreren dünnen Metallschichten, die mit einem Verbundmaterial verbunden sind.
Basierend auf diesem neuesten Test scheint die FML gut geeignet zu sein, um Schäden an der ISS und zukünftigen Raumstationen zu verhindern. Wie Benoit angedeutet hat, müssen er und seine Kollegen diese Abschirmung nun bei anderen Arten von Orbitalmissionen testen. „Der nächste Schritt wäre eine In-Orbit-Demonstration in einem CubeSat, um die Effizienz dieser FMLs in der Orbitalumgebung zu bewerten“, sagte er.
Und genießen Sie dieses Video vom Orbital Debris Office der ESA:
https://dlmultimedia.esa.int/download/public/videos/2013/04/024/orig-1304_024_AR_DE.mp4Weiterlesen: DIES