Мы все видели фотографии повреждений микрометеорита и обломков, и все мы слышали мудрость, что на орбитальных скоростях скол краски более смертоносен, чем винтовочный снаряд. Мы также знаем, что пробивать дыры в боевом отделении — это плохо. Итак, как вы защищаете от него?
Я знаком со щитами Уиппла, но у меня есть несколько вопросов о них.
Есть также проблема, которую я не видел: радиаторы и солнечные батареи.
Последний бонусный вопрос: как вышеизложенное влияет на общий дизайн многоразового межпланетного космического корабля?
Во-первых, предостережение: большая часть подробных знаний в этой области подпадает под действие законов об экспортном контроле, поэтому общедоступные цитаты не доступны для подтверждения каждого сделанного заявления. Это моя особая сфера деятельности, поэтому я буду делиться настолько, насколько мне удобно.
Правда сложнее.
Очень многое зависит от конфигурации щита. Пробивная способность летящего снаряда не зависит монотонно от его скорости. Для большинства конфигураций щита космического корабля, если бы вы каким-то образом построили график зависимости «летальности» от скорости для данного размера частиц, были бы ярко выраженные пики при различных скоростях из-за изменений в физическом взаимодействии между снарядом и щит. Для щита Уиппла простая чешуйка краски на любой скорости будет гораздо менее смертоносна, чем винтовочный снаряд.
Еще больше усложняет это то, что поведение удара на межпланетных скоростях не очень хорошо охарактеризовано. Лучшие в мире лаборатории для испытаний на сверхскоростные удары до сих пор не могут стрелять снарядами со скоростями, близкими к ожидаемым скоростям столкновения для космического корабля в межпланетном пространстве. Экстраполяция и инженерная оценка — это все, что осталось в этих режимах скоростей.
Риск существует, но обычно его просто принимают.
Конструкция экранирования космического корабля имеет тенденцию учитывать риск для широких областей космического корабля. Удары в щиты Уиппла следуют тому, что я называю эффектом «Хитрого Э. Койота»: они, как правило, оставляют аккуратные отверстия в щите такого же размера, как и влетающая частица. Риск воздействия более или менее линейно зависит от уязвимой зоны. Если риск смертельного удара по крупному транспортному средству составляет, скажем, 1 к 10, то риск смертельного удара, основанного на «протыкании иглы» в существующую дыру, будет на порядки меньше — вероятно, десятки тысяч. раз менее вероятно.
Если это требование дизайна, то это можно сделать.
Для межпланетного космического корабля это сопряжено с дополнительной сложностью, связанной с необходимостью иметь запасные части или производственные мощности на борту, поскольку о пополнении запасов не может быть и речи, и потребуется какой-то способ его установки либо с помощью внекорабельной деятельности, либо с помощью робототехники.
Все эти вопросы подпадают под категорию «это зависит».
Если защита от удара метеорита или обломков является приоритетом проектирования, то она может быть спроектирована как таковая. Существует несколько вариантов конструкции, но выбор зависит от того, насколько риск удара соотносится с другими факторами, такими как способность теплопередачи, масса, прочность конструкции и т. д.
Это то, с чем у меня есть непосредственный опыт испытаний: в целом, отдельные удары по солнечным элементам практически невозможно обнаружить на системном уровне. Вместо этого они являются фактором, способствующим (среди многих) медленной, но неуклонной потере способности вырабатывать энергию с течением времени.
Там, где производство электроэнергии действительно подвержено забастовкам, оно в подавляющем большинстве находится в «слабых местах» конструкции: шинопроводах, оборудовании для кондиционирования электропитания и т. д. Все это можно защитить, чтобы снизить риск до приемлемого уровня. Степень, в которой существует риск, и последствия удара по любой конкретной части оборудования будут зависеть от архитектуры и конкретного детального проекта этой конкретной системы.
Те же утверждения, что и раньше, относятся и к ремонтопригодности: если он предназначен для этого, то да.
ким держатель
Анци