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

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El 8 de junio, la NASA anunció 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 haber sido arrojado al espacio por un meteorito microscópico más grande de lo esperado. . La noticia fue un poco sorpresiva dado el impacto de solo cinco meses en el futuro del telescopio espacial, pero ataques como este son solo un aspecto inevitable de los viajes espaciales, y seguramente vendrán más ataques.

A pesar de cuál es el nombre, el espacio no está vacío. En nuestro sistema solar, el diminuto polvo espacial viaja a través de la región entre nuestros planetas a grandes velocidades que pueden alcanzar decenas de miles de millas por hora. Estos diminutos meteoritos, no más grandes que granos de arena, suelen ser pequeños fragmentos de asteroides o cometas que han orbitado recientemente y ahora están en órbita alrededor del sol. Están en todos lados. Estimaciones aproximadas de pequeños meteoritos en el Sistema Solar Interior. La masa total combinada es de aproximadamente 55 mil millones de toneladas. (Si todo se combina en una sola piedra, es del tamaño de una pequeña isla).

Esto significa que si envía una nave espacial al espacio profundo, el instrumento chocará con una de las piezas de roca de la nave espacial en algún momento. Sabiendo esto, los ingenieros de naves espaciales crearán vehículos con escudos específicos para protegerse contra el impacto 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 meteoro, las partículas pasarán a través de la primera capa y se convertirán en fragmentos, haciendo que la segunda capa choque con las partículas más pequeñas. Estos escudos se utilizan normalmente en componentes sensibles de naves espaciales para proporcionar protección adicional.

Pero con el telescopio espacial James Webb de la NASA, o JWST, es más complicado. Los espejos de los telescopios chapados en oro deben ser visibles en el entorno espacial para recoger la luz del universo distante. Y aunque este espejo está construido para resistir parte del impacto, es una temporada fácil para impactos de micrometeoritos más grandes, como el del JWST en mayo. Aunque el micrometeorito es todavía más pequeño que un grano de arena, pero más grande de lo que predijo la NASA, lo suficiente como para dañar uno de los espejos.

El operador de la nave espacial creó un modelo de una colección de meteoritos microscópicos en el espacio para comprender mejor con qué frecuencia una nave espacial podría ser golpeada en cualquier parte del sistema solar y el tamaño de las partículas que podrían chocar contra el instrumento. Pero hasta ahora, no es un sistema infalible. “Todo es posible”, dijo David Malaspina, astrofísico de la Universidad de Colorado que se enfoca en los efectos del polvo cósmico en las naves espaciales. borde. “Puedes decir simplemente: ‘Tengo la oportunidad de alcanzar ese tamaño de partícula’. Pero ya sea que lo hagas o no, es por casualidad”.

Ejemplos de diferentes tipos de armadura Whipple
Foto: NASA

Los micrometeoritos tienen una variedad de historias de origen. Puede ser el producto residual de una colisión a alta velocidad en el espacio, que rompe las rocas espaciales en pequeños pedazos. Los asteroides y los cometas también son bombardeados con el tiempo por partículas espaciales y fotones del Sol, lo que hace que pequeños fragmentos salgan volando. El asteroide también puede acercarse a un planeta del tamaño de Júpiter, donde una fuerte atracción gravitatoria golpea pedazos de roca. O el objeto podría acercarse demasiado al sol y calentarse demasiado, haciendo que la roca se agrande y se rompa. Incluso hay meteoritos interestelares microscópicos que atraviesan nuestro sistema solar desde entornos cósmicos más distantes.

La velocidad de movimiento de estas partículas depende del área del espacio en el que estén presentes y de su trayectoria alrededor de nuestra estrella, con un promedio de 45 000 millas por hora, o 20 kilómetros por segundo. El hecho de que golpee su nave espacial también depende de dónde viva su nave espacial y qué tan rápido se mueva. Por ejemplo, la sonda solar Parker de la NASA es el objeto hecho por el hombre más cercano al sol en la actualidad, moviéndose a una velocidad máxima de más de 400,000 millas por hora. “Se trata de una línea de 4 yardas, en comparación con la Tierra que se hunde en la última región”, dijo Malaspina, quien se centró en estudiar los efectos de los micrometeoritos en la sonda solar Parker. También se mueve en la parte más densa de la región llamada nube zodiacal, que es el grueso disco de partículas espaciales que penetran en nuestro sistema solar. Por lo tanto, la Parker Solar Probe es golpeada con más frecuencia que el JWST, chocando con estas partículas a una velocidad mucho mayor que un telescopio.

Parker Solar Probe ofrece una mejor comprensión de los micrometeoritos alrededor del sol, Pero también tenemos una buena comprensión de las poblaciones alrededor de la Tierra. Cuando un micrometeorito alcanza la atmósfera superior alrededor de nuestro planeta, el micrometeorito se quema y crea humo de meteorito, pequeñas partículas de humo que se pueden medir. Esta cantidad de humo puede decirnos cuánto polvo ha golpeado la Tierra a lo largo del tiempo. Además, hubo experimentos en la Estación Espacial Internacional, donde el material se montó en la superficie exterior de un laboratorio en órbita para ver con qué frecuencia era bombardeado.


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

Si bien JWST vive a millones de millas de la Tierra, todavía está relativamente cerca. Los científicos también tienen una idea de lo que está pasando allí en base a otras misiones enviadas a la misma órbita que JWST. En general, las cosas que tocan el telescopio no son importantes. “Las naves espaciales golpean a los niños pequeños todo el tiempo”, dijo Malaspina. “Un poco, me refiero a una fracción de micrón, mucho más pequeño que un cabello humano. Y, en general, las naves espaciales no prestan atención”. De hecho, JWST había golpeado cuatro micrometeoritos más pequeños antes de un micrometeorito más grande en mayo.

La NASA hizo un modelo del entorno de los micrometeoritos antes del lanzamiento del JWST, pero debido a la nueva influencia, la agencia ha reunido un nuevo equipo para mejorar el modelo y predecir mejor lo que sucederá con el telescopio después del impacto en el futuro. El modelado de micrometeoritos ahora intentará predecir cómo se esparcirán los escombros a través de la órbita si un asteroide o cometa choca. Este tipo de naufragio es más dinámico, dice Malaspina, lo que hace que sea más difícil de predecir.

Sin embargo, al final del día, las predicciones solo te darán más conocimiento al respecto. cuando Una nave espacial puede estrellarse contra una gran cantidad de polvo. Un efecto único como este es simplemente inevitable. La explosión del JWST continuará durante mucho tiempo, pero esta es una posibilidad para la que la NASA se ha preparado. “Solo tienes que vivir con la posibilidad de que eventualmente te encuentres con algunas partículas del tamaño de polvo, y haces lo mejor que puedes con la ingeniería”, dijo Malaspina.