Protimeteorický štít

Protimeteorický štít (iné názvy: mikrometeorický štít, protimeteorická ochrana, protimeteorický kryt)(angl. Micrometeoroid and Orbital Debris (MMOD) Protection, rusky противометеоритная защита  ) slúži na ochranu kozmických sond, lodí i kozmonautov pred ničivými účinkami drobných meteoroidov alebo drobného vesmírneho odpadu. Vzhľadom na vysokú stretávaciu rýchlosť ide o zrážky s vysokými energiami. Napríklad malé teleso s hmotnosťou dvoch gramov má pri vzájomnej rýchlosti 11 000 m/s energiu zrážky 121 kJ, t.j. ekvivalent energie výbuchu 29 gramov TNT.

Prvé kozmické lode používali tuhé štíty, resp. odolné steny kozmických lodí, neskôr sa prešlo na ľahšie a efektívnejšie viacvrstvové konštrukcie.

Protimeteorický štít nemusí byť rovnaký z každej strany chráneného objektu, ale môže byť navrhnutý podľa predpokladaného rizika, napríklad podľa pravdepodobnosti výskytu veľkosti a rýchlosti a smeru príletu mikrometeoroidov. Riziko môže byť rôzne z konkrétneho smeru (napr. čelná zrážka je obvykle rizikovejšia ako náraz zozadu) a rôzne môže byť dôsledky (napr. strata funkčnosti, ohrozenie života).

Protimeteorický štít môže mať kumulované funkcie, ako napríklad tepelnú ochranu, radiačnú ochranu, a iné.

Odolnosť kozmickej lode 

Odolnosť kozmickej lode môže byť definovaná napríklad hodnotou PNP. (angl. Probability of No Penetration – pravdepodobnosť neprerazenia). PNP je bezrozmerná veličina ktorá vyjadruje pravdepodobnosť poškodenia. Pri hodnote PNP sa definuje, akým časticiam a akú dobu musí objekt odolať.

PNP = 0,9 / 15 rokov znamená, že ak 10 lodí strávi vo vesmíre 15 rokov, tak dôjde k poškodeniu 1 lode z 10. Riziko penetrácie v percentách vypočítame zo vzťahu: Risk = ( 1 – PNP ) * 100 %

Príklad požadovanej odolnosti 
 Sojuz
 PNP = 0,9 / 15 rokov, pre (Al častice veľkosti ~0,2 cm, s rýchlosťou 9 km/s, dopadajúcimi pod uhlom 45°)

 ATV – Automated Transfer Vehicle
 PNP = 0,9981 / 180 dní (celé ATV), častica ~0,9 cm
 PNP = 0,99975 / 180 dní (pretlaková časť)

Whipplov štít 

Whipplov štít (angl. Whipple shield) bol vynájdený Fredom Whipplom. Je to viacvrstvový štít. V najjednoduchšej forme sa skladá z dvoch hliníkových plechov umiestnených v odstupe od chráneného povrchu. Prvý, tenší plech mikrometeorid nezastaví, no vzhľadom na vysokú energiu zrážky dôjde k fragmentácii mikrometeoroidu. Nasleduje vákuová medzera, v ktorej je priestor na rozptyl spŕšky fragmentov. Ideálne je docieliť dopad čo najmenších fragmentov na čo najväčšiu plochu, ktorú zachytáva druhý, hrubší plech. Za štítom nasleduje opäť medzera, aby sa účinky dopadu neprenášali priamo na stenu kozmickej lode. V sofistikovanejších štítoch býva viac rôznych vrstiev rôznych materiálov, pričom niektoré medzery môžu byť vyplnené napr. kevlarom, aerogelom, kovovou penou, tkaninou, plastom, kompozitom a podobne.

Viacnásobný zásah na to isté miesto štítu spôsobí jeho prerazenie. Väčšie častice je nutné vopred detegovať napríklad radarovým systémom NORADu a vyhnúť sa im.

Protimeteorická ochrana textilnou obšívkou 

Protimeteorická ochrana textilnou obšívkou    funguje na podobnom princípe, ako Whipplov štít.
Je účinná najmä proti mikrometeoroidom, ktoré majú malú hmotnosť, kedy je aj vlastná hmota pevnejšej tkaniny dostatočná, aby pri zrážke došlo k fragmentácii meteoroidu. Nasleduje vrstva tepelnej izolácie, ktorá zabezpečuje, že fragmentácia nastane čo najďalej od chráneného povrchu a vytvorí sa priestor na kužeľový rozptyl zbrzdených drobných trosiek, ktorý je následne zachytený pevnejšou vrstvou.
Textilná protimeteorická ochrana - Beta textil, al. beta látka (angl. Beta cloth / beta fabric) je súčasťou skafandrov pre výstup do otvoreného vesmíru, alebo pre pobyt na Mesiaci. Texitilná obšívka je tiež napríklad súčasťou protimeteorickej ochrany kozmickej lode Sojuz (rusky противометеоритная защита), alebo ochrany rádioizotopového zdroja energie marťanského vozidla Curiosity.

Referencie

Iné projekty

Externé odkazy 

 ESA, hyperrýchlostný náraz 

Kozmické lode
Kozmonautika
Štíty
Kozmická technika