Por qué la exposición al polvo espacial es un aspecto inevitable de los viajes espaciales

El 8 de junio, la NASA reveló que su nuevo y poderoso observatorio espacial, el Telescopio Espacial James Webb, ahora tiene una pequeña cúpula en uno de sus espejos principales después de que fue arrojado por meteoritos microscópicos más grandes de lo esperado en el espacio profundo. La noticia fue un poco impactante porque el impacto ocurrió solo cinco meses después de la tenencia del telescopio espacial, pero huelgas como estas son simplemente un aspecto inevitable de los viajes espaciales, y seguramente vendrán más ataques.

A pesar de lo que sugiere su nombre, el espacio no está completamente vacío. Dentro de nuestro sistema solar, diminutos fragmentos de polvo espacial viajan a través de las regiones entre nuestros planetas a velocidades gigantescas que pueden alcanzar decenas de miles de millas por hora. Estos pequeños meteoritos, no más grandes que un grano de arena, suelen ser pequeños fragmentos de asteroides o cometas que se desintegraron y ahora orbitan alrededor del sol. Están en todos lados. Una estimación aproximada de pequeños meteoritos en el sistema solar interior Su masa total combinada se estima en 55 billones de toneladas. (Si todos estuvieran combinados en una sola roca, sería del tamaño de una pequeña isla).

Esto significa que si envía una nave espacial al espacio profundo, sus instrumentos seguramente chocarán con uno de estos pequeños fragmentos de roca espacial en algún momento. Sabiendo esto, los ingenieros de naves espaciales construirán sus vehículos con ciertas protecciones para protegerse contra los impactos de micrometeoritos. A menudo incorporan algo llamado protección Whipple, que es una barrera especial de varias capas. Si el escudo es golpeado por un pequeño meteorito, la partícula atravesará la primera capa y se fragmentará aún más, por lo que la segunda capa chocará con partículas más pequeñas. Este blindaje generalmente se usa alrededor de los componentes sensibles de una nave espacial para brindar protección adicional.

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Pero con el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, o JWST, es más complicado. Los espejos de los telescopios recubiertos de oro deben exponerse al entorno espacial para recoger adecuadamente la luz del universo distante. Y aunque estos espejos están construidos para resistir algún impacto, son algo así como un presa fácil para impactos de micrometeoritos más grandes, como el que golpeó al JWST en mayo. Aunque el micrometeorito aún era más pequeño que un grano de arena, era más grande de lo que esperaba la NASA, lo suficiente como para dañar uno de los espejos.

Los operadores de naves espaciales están modelando los ensamblajes de meteoritos microscópicos en el espacio para comprender mejor la frecuencia con la que una nave espacial puede ser golpeada en cualquier parte del sistema solar y el tamaño de las partículas que pueden golpear su instrumento. Pero hasta entonces, no es un sistema infalible. «Todo es una posibilidad», dice David Malaspina, astrofísico de la Universidad de Colorado que se centra en los efectos del polvo cósmico en las naves espaciales. el borde. «Simplemente puedes decir: ‘Tengo la oportunidad de alcanzar ese tamaño de partícula. “Pero ya sea que lo hagas o no, se debe a la casualidad”.

Ejemplos de diferentes tipos de blindaje Whipple
Foto: NASA

Los micrometeoritos tienen una amplia gama de historias de origen. Podrían ser productos sobrantes de colisiones de alta velocidad en el espacio, que rompen las rocas espaciales en pedazos diminutos. Los asteroides y los cometas también son bombardeados con el tiempo por partículas espaciales y fotones del Sol, lo que provoca pequeños fragmentos. El asteroide también puede acercarse a un planeta tan grande como Júpiter, donde la fuerte atracción gravitacional estira pedazos de roca. O un objeto podría acercarse demasiado al sol y calentarse mucho, haciendo que las rocas se expandan y se rompan en pedazos. Incluso hay meteoritos interestelares microscópicos que pasan por nuestro sistema solar desde vecindarios cósmicos distantes.

La velocidad a la que se mueven estas partículas depende de la región del espacio en la que se encuentren y del camino que tomen alrededor de nuestra estrella, con un promedio de 45 000 millas por hora, o 20 kilómetros por segundo. El hecho de que golpee o no su nave espacial también depende de dónde vive su nave espacial en el espacio y qué tan rápido se mueve. Por ejemplo, la sonda solar Parker de la NASA es el objeto hecho por el hombre más cercano al sol en este momento, moviéndose a una velocidad máxima de más de 400,000 millas por hora. «Se trata de la línea de 4 yardas, en comparación con la Tierra que está completamente hacia abajo en una región final», dice Malaspina, quien se ha centrado en estudiar los efectos de los micrometeoritos en la sonda solar Parker. También se está moviendo a través de la parte más densa de una región llamada nube zodiacal, que es un disco grueso de partículas espaciales que impregna nuestro sistema solar. Por lo tanto, Parker Solar Probe está bajo el ataque de arena con más frecuencia que JWST, y choca con estas partículas a velocidades increíblemente altas que lo haría un telescopio.

Parker Solar Probe nos brinda una mejor comprensión de los micrometeoroides alrededor del Sol, Pero también tenemos una buena comprensión de la población alrededor de la Tierra. Cuando un pequeño meteoro golpea la atmósfera superior alrededor de nuestro planeta, se quema y crea humo de meteorito: partículas de humo diminutas y medibles. La cantidad de este humo puede decirnos cuánto polvo golpea la Tierra con el tiempo. Además, hubo experimentos en la Estación Espacial Internacional, donde el material se instaló en la superficie exterior del laboratorio en órbita para ver con qué frecuencia era bombardeado.

Exhibición de arte de la sonda solar Parker de la NASA
Foto: NASA

Si bien JWST vive a un millón de millas de la Tierra, todavía está relativamente cerca. Los científicos también tienen una idea de lo que hay ahí fuera basándose en otras misiones que han sido enviadas a una órbita similar a la de JWST. La mayoría de las cosas que golpean el telescopio no son tan importantes. “Las naves espaciales golpean a los niños pequeños todo el tiempo”, dice Malaspina. «Por poco, me refiero a fracciones de un micrón, mucho más pequeñas que un cabello humano. Y en su mayor parte, las naves espaciales ni siquiera lo notan». De hecho, JWST ya fue golpeado por cuatro pequeños meteoritos antes de chocar con el micrometeorito más grande en mayo.

La NASA modeló el entorno de los micrometeoritos antes del lanzamiento del JWST, pero a la luz del reciente impacto, la agencia ha formado un nuevo equipo para mejorar sus modelos y predecir mejor lo que podría pasarle al telescopio después de futuros impactos. El modelado de los micrometeoritos actuales intentará predecir cosas como cómo se esparcirán los escombros a través de una órbita si un asteroide o cometa choca. Este tipo de naufragio es más dinámico, dice Malaspina, lo que lo hace más difícil de predecir.

Sin embargo, al final del día, la predicción simplemente te dará más conocimiento al respecto. cuando Una nave espacial podría golpear una gran mota de polvo. Los efectos de una sola vez como este son simplemente inevitables. La erupción del JWST continuaría con el tiempo, pero esta era una posibilidad para la que la NASA siempre se había preparado. “Solo tienes que vivir con la posibilidad de que eventualmente te topes con algunas partículas del tamaño de polvo, y haces lo mejor que puedes con la ingeniería”, dice Malaspina.

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