Микрометеороид
Микрометеороид — в астрономии и космонавтике устаревший термин, ранее применявшийся для обозначения малых твёрдых тел Солнечной системы, перемещающихся в межпланетном пространстве. Как правило, под микрометеороидом понималась частица горной породы массой менее одного грамма и размером от 50 мкм до нескольких миллиметров. Термин «микрометеорит» используется для таких частиц, достигших поверхности Земли или другого небесного тела. В 2017 году Международный астрономический союз (МАС) официально признал термин «микрометеороид» избыточным по отношению к общему термину «метеороид» и рекомендовал отказаться от его использования в профессиональной литературе. Однако в прикладных областях, в частности в инженерных разработках по защите космических аппаратов, данный термин продолжает применяться для обозначения мельчайших частиц, создающих риск эрозии и пробоев обшивки[1][2][3].
Происхождение и физика движения[править]
Микрометеороиды являются продуктами разрушения более крупных тел: астероидов, комет и остатков вещества протопланетного диска. Их орбиты подвержены значительным возмущениям под действием давления солнечного света и эффекта Пойнтинга — Робертсона. Из-за высокого отношения площади поверхности к массе микрометеороиды постепенно теряют угловой момент и по спирали приближаются к Солнцу. При входе в земную атмосферу частицы размером менее 100 мкм способны затормозиться в её верхних слоях (мезосфере и нижней термосфере), не испытывая абляционного плавления[4]. Такие частицы выпадают на поверхность в виде микрометеоритов и могут быть собраны в полярных регионах (например, в Антарктиде) или в стратосфере с помощью высотных самолётов и аэростатов[1].
История изучения[править]
В 1946 году, во время наблюдения метеорного потока Джакобиниды, физик Гельмут Ландсберг собрал магнитные микрочастицы, предположительно связанные с потоком. Анализ, проведённый Фредом Уипплом, показал, что настолько малые объекты не могут достичь нижних слоёв атмосферы в расплавленном состоянии из-за быстрого торможения. Уиппл ввёл понятие «микрометеорит» для классификации частиц, сохранивших структуру после падения. Дальнейшие исследования скоростей метеоров, проведённые под руководством Уиппла в Гарвардской обсерватории, подтвердили кометное происхождение основной массы метеороидного вещества и опровергли гипотезы о его межзвёздной природе[1].
Интенсивность потока[править]
Ранние оценки массы космической пыли, попадающей на Землю, варьировались в широких пределах. В 1957 году Ханс Петтерссон оценил ежегодное выпадение вещества в 14,3 млн тонн, что вызвало обеспокоенность в связи с планировавшимися пилотируемыми миссиями «Аполлон». Для уточнения данных были запущены специализированные спутники (серия «Пегас») и использованы данные аппаратов «Лунар Орбитер», «Луна-3», «Марс-1» и «Пионер-5». Современные оценки сходятся на величине 10–20 тыс. тонн в год[1].
Воздействие на космические аппараты и защита[править]
Микрометеороиды представляют серьёзную угрозу для длительных космических миссий. Их относительная скорость относительно орбитальных объектов может достигать 10–16 км/с. Столкновения на таких скоростях приводят к эрозии поверхностей и образованию микрократеров (так называемых «зап-питов»), что было зафиксировано на образцах лунного реголита, доставленных «Аполлонами». В 1946 году Фред Уиппл предложил конструкцию защиты, известную как щит Уиппла (или «метеорный бампер»). Тонкий экран из металлической фольги, установленный с зазором от основной стенки, вызывает испарение и разлет частицы при ударе, что снижает её пробивную способность. Современные модификации включают многослойные экраны из керамического волокна и гибкие тканевые структуры (например, в надувном модуле BEAM на Международной космической станции[1].