Физики выяснили, как одна пылинка может вывести из строя спутник
Космические спутники и зонды могут выходить из строя даже при столкновениях с мельчайшими пылинками, поскольку их испарение порождает миниатюрные облачка плазмы, внутри которых рождаются мощные электромагнитные волны, говорится в статье, опубликованной в журнале Physics of Plasmas.
В большинстве случаев такие сбои не приводят к серьезным последствиям, однако в некоторых случаях, в комбинации с ошибками проектирования или со случайными факторами, они могут привести к катастрофе и потере зонда. К примеру, российская межпланетная станция "Фобос-Грунт" вышла из строя, еще не покинув орбиту Земли, из-за перезагрузки компьютеров в критический момент после "удачного" попадания в них космических лучей.
Флетчер и его коллега Сигрид Клозе (Sigrid Close) из Стэнфордского университета (США) нашли одну возможную причину появления подобных лучей и похожих на них эффектов, изучая то, что происходит с космическими аппаратами при полете.
Как рассказывает Флетчер, частицы пыли уже давно считаются достаточно большой угрозой для космических аппаратов. Столкновение с ними на большой скорости может нанести большие повреждения обшивке и научным инструментам зондов. К примеру, в 2011 году инженеры НАСА серьезно опасались того, что встреча с такими частицами приведет к уничтожению зонда New Horizons при подлете к Плутону.
"Последние несколько десятилетий мы изучали эти "гиперзвуковые" столкновения и давно заметили, что подобные события вырабатывают всплески излучения, если частицы движутся достаточно быстро. Никто не знал, почему оно возникает, откуда оно берется и какой физический механизм его порождает", — продолжает Флетчер.
Изучая результаты таких экспериментов, Клозе и Флетчер предположили, что источником этих вспышек может быть плазма, рождающаяся в результате испарения частицы при ее столкновении с корпусом корабля или зонда. Они проверили теорию, создав компьютерную модель этого столкновения.
Оказалось, что вспышки возникают по очень простой причине — в пустоте космоса легкие электроны движутся быстрее, чем тяжелые ионы. Благодаря этому частица пыли, столкнувшись с обшивкой зонда, превратится в облачко плазмы и разделится на две части — облако "быстрых" электронов и облако "медленных" ионов. Взаимодействие между ними породит мощные электромагнитные волны, способные, как считают ученые, вызвать серьезные неполадки в работе электронной начинки зондов.
В ближайшее время Флетчер и Клозе планируют провести более детальные и продолжительные симуляции, которые помогут оценить, насколько часто происходят подобные события и какую реальную угрозу они несут жизни космических аппаратов. Если подозрения физиков подтвердятся, то многие необъяснимые космические катастрофы прошлого могут внезапно найти объяснение в подобных фатальных столкновениях с пылинками.
__________________
|