太空“沙尘暴”威胁航天器安全有害脉冲或致其罢工

科技日报 2017/5/5

目前,卫星等太空航天器遭遇的电气事故中,有一半以上找不到具体原因。据美国电气和电子工程师协会(IEEE)《光谱》杂志4日报道,美国斯坦福大学和波士顿大学的科学家发现,速度达每秒数十公里的太空“沙尘暴”,可能是航天器“罢工”的主因。

发表在《等离子体物理学》上的模拟研究表明,这些被称为“微流星体”的太空颗粒虽不足以穿透航天器船体,但当它们发生撞击时,微流星体会蒸发成等离子体,从而产生对航天器具有潜在威胁的射频辐射脉冲。

过去几十年中,科学家在研究超高速冲撞过程时发现,如果微流星体运动足够快,就会产生辐射,但没有人真正了解它们从哪里来,其背后的物理机制是什么。

此次,研究人员提出了一种理论:太空中散布着的微流星体以每秒40公里—50公里的速度运动,这个速度超过了国际空间站轨道速度5倍以上。当颗粒进入卫星等航天器,会蒸发成等离子体。但它接下来的行为不同寻常——随着等离子体云不断扩大,其中的离子和电子彼此作用,产生了辐射脉冲。

这一发现令人不安。许多空间灰尘颗粒比预测模型中的尺度要大许多,速度也更快,其产生的脉冲远远超过航天器设计的承受能力。由于产生有害脉冲的等离子体很小,且在数微秒内消失,所以,每一个航天器都不能幸免,敏感的组件都可能受到冲击。

目前,该研究团队正在努力创建一个真正能在轨运行、专门测试真实数据的立方体航天器Morgana。未来进行星际旅行是人类的梦想,但在当下,解决微流星体的冲击似乎是最紧要的课题之一。(记者 房琳琳)

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