Hochgeschwindigkeitspartikel können direkt durch die Wände der Raumstation fliegen, sagt Studie

Die Internationale Raumstation ist anfällig für Mikropartikel, die mit Überschallgeschwindigkeit durch den Weltraum ziehen, wie eine neue Studie ergab.

Wissenschaftler des MIT entwickelten Kameras, die die Prozesse, die stattfinden, wenn Trümmer auf die Metalloberfläche des umlaufenden Außenpostens treffen, perfekt im Detail sehen konnten. Dann benutzten sie die Daten, um vorherzusagen, wann ein Partikel „von der Oberfläche abprallen, haften bleiben oder Material abschlagen würde, um es zu schwächen“.

Details zur Studie finden Sie in der Zeitschrift Nature Communications.

Mikropartikel: Die Guten und die Schlechten
Mikropartikel, die sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegen, sind nicht alle schlecht; schnelle Mikropartikelschläge können unter vielen Umständen nützlich sein, wie z.B. bei der Reinigung von Oberflächen oder Schneidstoffen. Sandstrahlen zum Beispiel sendet Mikropartikel mit wahnsinnig hohen Geschwindigkeiten, um raue, feste Objekte zu glätten. In vielen Fällen können Mikropartikel, die sich sehr schnell bewegen, metallische Oberflächen verstärken.

Das allgemeine Verständnis ist, dass höhere Geschwindigkeiten bessere Ergebnisse in industriellen Anwendungen liefern. Aber auch Mikropartikel können extrem gefährlich sein.

Die Forscher wollten wissen, unter welchen Bedingungen die Wirkung eines Mikropartikels als Beschichtungs- oder Verstärkungsmittel nachlässt und die Oberfläche eines Objekts zerstört.

„Wir wollen die Mechanismen und genauen Bedingungen verstehen, unter denen diese Erosionsprozesse stattfinden können“, sagte Mostafa Hassani-Gangaraj, Hauptautor der Studie.

Mikropartikel vs. die ISS
Für das Experiment verwendete das Team Zinn als Modell für die Oberfläche der ISS und kleinere Zinnpartikel, die etwa ein Zehntel der Dicke des Haares ausmachen. Die Wissenschaftler benutzten auch einen Laserstrahl, um die Partikel zu beschleunigen, und einen zweiten Laser, um sie beim Auftreffen zu beleuchten.

Die Herausforderung bestand jedoch darin, das Experiment aufzuzeichnen. Die MIT-Forscher schufen einen Mikropartikel-Impact-Teststand, der Aufprallzahlen von bis zu 100 Millionen Bildern pro Sekunde aufzeichnen kann.

Die Studie nutzte die aus der Studie gewonnenen Daten, um vorherzusagen, wie die Oberfläche der ISS auf Partikel reagieren würde, die mit bestimmten Geschwindigkeiten reisen. Sie folgerten, dass ein Mikropartikel, das sich mit einer Geschwindigkeit von fast 100 Metern pro Sekunde bewegt, zu einer Verschlechterung des Materials führen kann. Ein Mikropartikel, das sich mit einer Geschwindigkeit von fast 1 Kilometer pro Sekunde bewegt, kann schwere Schäden an einem Raumfahrzeug und Satelliten verursachen.

Die Forscher hoffen, dass ihre Erkenntnisse zur Verbesserung des Erosionsschutzes genutzt werden können, sei es auf der Erde oder im Weltraum.

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