stringtranslate.com

Космическая среда

Космическая среда — это раздел астронавтики , аэрокосмической техники и космической физики , который стремится понять и рассмотреть условия, существующие в космосе, которые влияют на конструкцию и работу космических аппаратов. Связанный предмет, космическая погода , занимается динамическими процессами в солнечно-земной системе, которые могут вызывать эффекты на космических аппаратах, но которые также могут влиять на атмосферу, ионосферу и геомагнитное поле , вызывая несколько других видов эффектов на человеческие технологии.

Воздействия на космический корабль могут возникнуть из-за радиации , космического мусора и метеороидного удара, сопротивления верхних слоев атмосферы и электростатического заряда космического корабля . Были приняты различные стратегии смягчения.

Радиация

Радиация в космосе обычно имеет три основных источника:

  1. Радиационные пояса Ван Аллена
  2. Солнечные протонные события и солнечные энергичные частицы ; и
  3. Галактические космические лучи .

Для длительных миссий высокие дозы радиации могут повредить электронные компоненты и солнечные элементы. Серьезную озабоченность вызывают также вызванные радиацией «эффекты единичного события», такие как сбой единичного события . Пилотируемые миссии обычно избегают радиационных поясов, а Международная космическая станция находится на высоте значительно ниже самых суровых областей радиационных поясов. Во время солнечных энергетических событий ( солнечные вспышки и выбросы корональной массы ) частицы могут ускоряться до очень высоких энергий и достигать Земли всего за 30 минут (но обычно это занимает несколько часов). Эти частицы в основном протоны и более тяжелые ионы, которые могут вызывать радиационные повреждения, нарушение работы логических схем и даже опасность для астронавтов. Пилотируемые миссии по возвращению на Луну или для путешествия на Марс должны будут решать основные проблемы, которые представляют события солнечных частиц для радиационной безопасности, в дополнение к важному вкладу в дозы от низкоуровневых фоновых космических лучей . На околоземных орбитах геомагнитное поле Земли экранирует космические аппараты от значительной части этих опасностей — этот процесс называется геомагнитным экранированием.

Обломки

Космический мусор и метеороиды могут сталкиваться с космическими аппаратами на высоких скоростях, вызывая механические или электрические повреждения. Средняя скорость космического мусора составляет 10 км/с (22 000 миль/ч; 36 000 км/ч) [1] , тогда как средняя скорость метеороидов намного больше. Например, метеороиды, связанные с метеорным потоком Персеиды, движутся со средней скоростью 58 км/с (130 000 миль/ч; 210 000 км/ч). [2] Механические повреждения от ударов мусора изучались в ходе космических миссий, включая LDEF , у которого было более 20 000 зарегистрированных ударов за время его 5,7-летней миссии. [3] Электрические аномалии, связанные с ударными событиями, включают космический аппарат Olympus ЕКА , который потерял управление ориентацией во время метеорного потока Персеиды 1993 года. [4] Аналогичное событие произошло с космическим аппаратом Landsat 5 [5] во время метеорного потока Персеиды 2009 года. [6]

Электростатическая зарядка

Электростатическая зарядка космических аппаратов вызвана горячей плазменной средой вокруг Земли. Плазма, встречающаяся в районе геостационарной орбиты , нагревается во время геомагнитных суббурь , вызванных возмущениями солнечного ветра. «Горячие» электроны (с энергиями в диапазоне килоэлектронвольт ) собираются на поверхностях космических аппаратов и могут устанавливать электростатические потенциалы порядка киловольт. В результате могут возникать разряды, которые, как известно, являются источником многих аномалий космических аппаратов.

Стратегии смягчения последствий

Решения, разработанные учеными и инженерами, включают, помимо прочего, экранирование космических аппаратов, специальное « упрочнение » электронных систем, различные системы обнаружения столкновений. Оценка эффектов во время проектирования космических аппаратов включает применение различных моделей окружающей среды, включая модели радиационных поясов, модели взаимодействия космических аппаратов с плазмой и атмосферные модели для прогнозирования эффектов сопротивления, возникающих на более низких орбитах и ​​во время входа в атмосферу.

Область часто пересекается с такими дисциплинами, как астрофизика , наука об атмосфере , космическая физика и геофизика , хотя обычно акцент делается на прикладном аспекте.

Правительство США содержит Центр прогнозирования космической погоды в Боулдере, штат Колорадо . Центр прогнозирования космической погоды (SWPC) является частью Национального управления океанических и атмосферных исследований ( NOAA ). SWPC является одним из Национальных центров прогнозирования окружающей среды (NCEP) Национальной метеорологической службы (NWS) .

Космическая защита окружающей среды

Космический энвайронментализм — это пропаганда, которая рассматривает космос как не лишенный необходимости регулирования и защиты, и привлекает внимание все большего числа ученых, [7] таких как Мориба Джа . [8]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ «Метеороиды и орбитальный мусор: воздействие на космические аппараты (Справочная публикация НАСА 1408)» (PDF) .
  2. ^ «Вот и Персеиды!».
  3. ^ Воздействие орбитального мусора на космические аппараты
  4. ^ Печальная история Olympus 1 Архивировано 28 сентября 2011 г. на Wayback Machine
  5. ^ «Landsat 5 испытывает неисправность».
  6. ^ «Метеорный поток Персеиды 2009 года».
  7. ^ Лоуренс, Энди; Роулз, Мередит Л.; Джа, Мориба; Боли, Аарон; Вруно, Ди; Гаррингтон, Саймон; Крамер, Майкл; Лоулер, Саманта; Ловенталь, Джеймс; Макдауэлл, Джонатан; Маккогриан, Марк (2022-04-22). «Аргументы в пользу космического энвайронментализма». Nature Astronomy . 6 (4): 428–435. arXiv : 2204.10025 . doi :10.1038/s41550-022-01655-6. ISSN  2397-3366. S2CID  248300127 . Получено 2022-05-25 .
  8. ^ Вуд, Даниэль (7 апреля 2021 г.). «Перспективы Media Lab: космическая защита окружающей среды с Морибой Джа – MIT Media Lab». MIT Media Lab . Получено 3 февраля 2022 г.

Внешние ссылки