Protimeteorický štít

[náhľad|Whipplov štít použitý na kozmickej sonde ''[Stardust*]]
[[Obrázok:ATV-4 approaches the International Space Station 1.jpg|náhľad|ATV-4: Pretlaková časť chránená plneným [[Protimeteorický štít#Whipplov štít|whipplovým štítom]] s ochrannou obšívkou]]

*'Protimeteorický štít** (iné názvy: mikrometeorický štít, protimeteorická ochrana, protimeteorický kryt)(angl. Micrometeoroid and Orbital Debris (MMOD) Protection, rusky противометеоритная защита  ) slúži na ochranu [[kozmická sonda|kozmických sond]], [[Kozmická loď|lodí]] i [[kozmonaut]]ov pred ničivými účinkami drobných [[meteoroid]]ov alebo drobného [[Kozmický odpad|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 [[meter za sekundu|m/s]] energiu zrážky 121 k[[joule|J]], t.j. ekvivalent energie výbuchu 29 gramov [[Trinitrotoluén|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 [[mikrometeoroid]]ov. 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 ==
[[Súbor:ATV-Whipple Shield.png|náhľad|Protimetorický štít pretlakového modulu ATV, Whippleov štít plnený kevlarom.<br />
1. Multivrstvová izolácia 0,22 mm<br />
2. Nárazníkový fragmentačný plech 1,2 mm<br />
3. Rozptyľ fragmentov 128 mm<br />
4. [[Nextel]] AF62/kevlar 0,131 g/cm<sup>2</sup><br />
5. Záchyt fragmentov, plech 3 mm]]

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 (kozmická loď)|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)
<gallery>
ISS_impact_risk.jpg|Riziko stretu stanice [[ISS]] s kozmickým odpadom vzhľadom k orientácii stanice na smer letu
STS-118_debris_entry.jpg| [[Space Shuttle]] Endeavour po misii [[STS-118]] s prerazeným chladiacim radiátorom
Nextell Kevlar enhanced Whipple shield configurations on ISS.jpg| Whipplov štít na čelnej strane ISS. Z ľava do prava: Americké moduly  - modul Kibo - modul Columbus 
</gallery>

== Whipplov štít ==
[[Súbor:Whipple shield.png|náhľad|Whipplov štít – princíp funkcie.

Pri malých telesách "A" príde k ich zastaveniu už na vrstve I. Pri silnejšom náraze však môžu byť z vrstvy I. vytrhnuté črepiny "D". Pri očakávaných telesách "B", príde na vrstve I. k ich fragmentácii a kužeľ fragmentov zastaví vrstva II. Pri veľkých telesách "C" dôjde na vrstve I. a II. k malej alebo žiadnej fragmentácii a chránená vrstva III. môže byť ničivo zasiahnutá.]]

Whipplov štít (angl. ''Whipple shield'') bol vynájdený [[Fred Whipple|Fredom Whipplom]]. Je to viacvrstvový štít. V najjednoduchšej forme sa skladá z dvoch [[hliník]]ových plechov umiestnených v odstupe od chráneného povrchu. Prvý, tenší plech mikrometeorid nezastaví, no vzhľadom na vysokú energiu zrážky dôjde k fragmentácii mikrometeoroidu. Nasleduje [[Vákuum|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. [[kevlar]]om, [[aerogel]]om, [[Kovová pena|kovovou penou]], tkaninou, [[plast]]om, [[Kompozitný materiál|kompozitom]] a podobne.

Viacnásobný zásah na to isté miesto štítu spôsobí jeho prerazenie. Väčšie častice je nutné vopred detegovať napríklad radarovým systémom [[North American Aerospace Defense Command|NORAD]]u a vyhnúť sa im.

== Protimeteorická ochrana textilnou obšívkou ==
[[Obrázok:03 Apollo 16 lunar surface flown strap - lunar dust coated.jpg|náhľad| [[Apollo 16]] - ústrižok Beta textilu s bodkami Mesačného prachu]]
Protimeteorická ochrana textilnou obšívkou    funguje na podobnom princípe, ako [[Protimeteorický štít#Whipplov štít|Whipplov štít]].
Je účinná najmä proti [[mikrometeoroid]]om, 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.
 

Thermal Micrometeoroid Garment.gif | Ochranné tepelné a protimeteorické vrtvy skafandra 1/LCVG-nylónová tkanina, 2/tepelno regulačné trubky, 3/vonkajšia nylónová tkanina, 4/ tlakový odev, 5/ ochranná vrstva, /6 TMG vložka neoprén potiahnutý nylónom, 7/ multivrstvová izolácia MLI, 8/ TMG krycia beta tkanina
PIA16239 High-Resolution Self-Portrait by Curiosity Rover Arm Camera.jpg| MSL Curiosity - Beta tkanina kryje zadnú stranu rádioizotopového zdroja energie
Soyuz TMA-6 spacecraft.jpg|Sojuz TMA-6 Protimeteorická ochrana textilnou obšívkou
STS-9 Spacelab 1.jpg|STS-9 Spacelab 1 - Ochrana vnútra otvoreného nákladného priestoru raketoplánu beta textilom
Beta cloth penetration.jpg|Beta textil prerazený mikrometeoroidom


## Referencie

## Iné projekty

## Externé odkazy

* ESA, hyperrýchlostný náraz 

Kategória:Kozmické lode
Kategória:Kozmonautika
Kategória:Štíty
Kategória:Kozmická technika