Щит Уиппла (англ. Whipple shield) — тип щитов, используемый для защиты от столкновений на сверхвысоких скоростях. Используется для защиты космических кораблей и аппаратов от столкновений с микрометеороидами и частицами космического мусора размером до 1 см, относительная скорость которых обычно составляет от 3 до 18 км/с[1]. Щит назван с честь его изобретателя, Фреда Уиппла[2].
Принципы действия щита править
В отличие от монолитных ранних космических аппаратов, щит Уиппла состоит из относительно тонкого внешнего экрана, расположенного на некотором расстоянии от основной стенки космического корабля. Ожидается, что экран не остановит объект столкновения или даже не удалит большую часть его энергии, а разрушит и рассеет его, разделив исходный объект на множество частиц, которые разлетаются веером между экраном и стенкой. Исходная энергия частиц распределится более равномерно по большей площади стенки, которая с большей вероятностью выдержит её. Прямая аналогия заключается в том, что для остановки заряда охотничьей дроби необходим более лёгкий бронежилет, чем для остановки одной винтовочной пули с той же общей массой и кинетической энергией. Хотя щит Уиппла снижает общую массу космического корабля по сравнению с сплошным щитом, что крайне важно в космических полётах, дополнительный закрытый объём может потребовать большего обтекателя полезной нагрузки.
Существует несколько вариаций простого щита Уиппла. Многоударные щиты[3][4], подобные тому, что используется на космическом аппарате «Стардаст», используют несколько экранов, расположенных на расстоянии друг от друга, чтобы увеличить защитные возможности щита. У некоторых щитов Уиппла пространство между экранами заполнено дополнительными защитными веществами[5][6], например аэрогелем, кевларом или волокном Nextel[7], сделанном из оксида алюминия. Тип щита, материал, толщина и расстояние между слоями варьируются для получения щита с минимальной массой, который также сведёт к минимуму вероятность проникновения. Только на одной Международной космической станции существует более 100 конфигураций щитов[8], причём зоны повышенного риска имеют лучшую защиту.
См. также править
Примечания править
- ↑ STARDUST Whipple Shield. Дата обращения: 6 апреля 2022. Архивировано 15 мая 2022 года.
- ↑ Whipple, Fred L. (1947), "Meteorites and Space Travel", Astronomical Journal, 52: 131, Bibcode:1947AJ.....52Q.131W, doi:10.1086/106009
- ↑ Cour-Palais, Burton G.; Crews, Jeanne L. (1990), "A Multi-Shock Concept for Spacecraft Shielding", International Journal of Impact Engineering, 10 (1—4): 135—146, doi:10.1016/0734-743X(90)90054-Y
- ↑ Crews, Jeanne L. & Burton G. Cour-Palais, "Hypervelocity Impact Shield", US 5067388, issued November 26, 1991
- ↑ Christiansen, Eric L.; Crews, Jeanne L.; Williamsen, Joel E.; Robinson, Jennifer H.; Nolen, Angela M. (1995), "Enhanced Meteoroid and Orbital Debris Shielding", International Journal of Impact Engineering, 17 (1—3): 217—228, doi:10.1016/0734-743X(95)99848-L
- ↑ Crews, Jeanne L.; Eric L. Christiansen & Jennifer H. Robinson et al., "Enhanced Whipple Shield", US 5610363, issued March 11, 1997
- ↑ 3M Nextel Ceramic Fabric Offers Space Age Protection (PDF), 3M Company, Архивировано (PDF) 9 марта 2012, Дата обращения: 4 сентября 2011
- ↑ Christiansen, Eric L. (2003), Meteoroid/Debris Shielding (PDF), Washington DC: National Aeronautics and Space Administration, p. 13, TP−2003-210788, Архивировано из оригинала (Technical Report) 25 февраля 2013
Ссылки править
- Краткое описание защиты космических аппаратов от НАСА
- Б. Г. Кур-Пале вспоминает методы защиты от метеоритов космических кораблей"Аполлон"
- Проектирование и разработка метеороидного щита Skylab
- Пылезащитный щит «Джотто» от Европейского космического агентства
- Рассказ Дж. Л. Круза об изобретении противоударного щита, стр. 21-29
- Щит Уиппла с заполнением Nextel/кевлар в лаборатории Destiny
- Meteoroid/Debris Protection System Development at ESA for ATV and Columbus
- Испытания сверхскоростного столкновения космического мусора с щитом Уиппла японского космического аппарата «Кибо»