Todos hemos visto imágenes de micrometeoritos y daños causados por escombros, y todos hemos escuchado la sabiduría de que, a velocidades orbitales, una gota de pintura es más letal que una bala de rifle. También sabemos que tener agujeros perforados en el compartimiento de la tripulación es algo malo. Entonces, ¿cómo te defiendes de eso?
Estoy familiarizado con los escudos de Whipple, pero tengo algunas preguntas sobre ellos.
También hay un problema que no he visto resuelto: Radiadores y celdas solares
Pregunta de bonificación final: ¿Cómo impacta lo anterior en el diseño general de una nave espacial interplanetaria reutilizable?
Primero, una advertencia: gran parte del conocimiento detallado del dominio en este campo se encuentra bajo las leyes de control de exportaciones, por lo que las citas disponibles públicamente no están disponibles para respaldar cada declaración realizada. Esta es mi línea particular de trabajo, así que compartiré tanto como me sienta cómodo.
La verdad es mas complicada.
Depende mucho de la configuración del escudo. La capacidad de penetración de un proyectil entrante no varía monótonamente con su velocidad. Para la mayoría de las configuraciones de escudos de naves espaciales, si de alguna manera creara un gráfico de "letalidad" versus velocidad para un tamaño de partícula dado, habría picos muy pronunciados a varias velocidades diferentes debido a cambios en la interacción física entre el proyectil y el escudo. Para un escudo Whipple, una simple escama de pintura a cualquier velocidad será mucho menos letal que una ronda de rifle.
Para complicar aún más esto, el comportamiento del impacto a velocidades interplanetarias no está bien caracterizado. Los mejores laboratorios de prueba de impacto a hipervelocidad del mundo aún no pueden disparar proyectiles a velocidades cercanas a las velocidades de encuentro esperadas para una nave espacial en el espacio interplanetario. Las extrapolaciones y el juicio de ingeniería es todo lo que queda en estos regímenes de velocidad.
El riesgo existe, pero generalmente se acepta.
El diseño de blindaje de vehículos espaciales tiende a considerar el riesgo para áreas amplias de la nave espacial. Los impactos en los escudos de Whipple siguen lo que yo llamo el efecto "Wile E. Coyote": tienden a dejar agujeros limpios en el escudo de tamaño similar al de la partícula entrante. El riesgo de impacto escala más o menos linealmente con el área vulnerable. Si el riesgo de un golpe letal para un vehículo grande es, digamos, 1 en 10, el riesgo de un golpe letal basado en "pasar la aguja" a través de un agujero existente será mucho menor, probablemente decenas de miles. de veces menos probable.
Si es un requisito de diseño, entonces se puede hacer.
Para una nave espacial interplanetaria, viene con una complicación adicional de necesitar repuestos o capacidad de fabricación a bordo, ya que el reabastecimiento está fuera de discusión y requeriría alguna forma de instalarlo, ya sea a través de actividad extravehicular o robótica.
Todas estas preguntas caen bajo "depende".
Si la protección contra un impacto de meteorito o escombros es una prioridad de diseño, entonces se puede diseñar como tal. Hay múltiples vías de diseño disponibles, pero la selección depende de cómo se sopesa el riesgo de una huelga frente a otros factores como la capacidad de transferencia de calor, la masa, la resistencia estructural, etc.
Esto es algo con lo que tengo experiencia de prueba directa: en general, los golpes individuales a las células solares son esencialmente indetectables a nivel del sistema. En cambio, son un factor que contribuye (entre muchos) a una pérdida lenta, pero constante, de la capacidad de producción de energía a lo largo del tiempo.
Donde la producción de energía presenta una vulnerabilidad a las huelgas, es abrumadoramente en los "puntos débiles" en el diseño: líneas de bus, hardware de acondicionamiento de energía, etc. Todos estos pueden protegerse para mantener el riesgo en un nivel aceptable. El grado en que existe el riesgo y la consecuencia de un ataque a cualquier pieza específica de hardware será una función de la arquitectura y el diseño de detalle específico de ese sistema en particular.
Las mismas afirmaciones anteriores también se aplican a la reparabilidad: si está diseñado para eso, entonces sí.
kim titular
Antzi