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微流星體

微流星體。原圖鏈接

微流星體,也稱為微隕星、微流星或流星塵,是微小的流星體,宇宙空間細小的岩石顆粒,在太空中的微小固體,通常質量不到1公克。微隕石能在穿越地球的大氣層之後依然存在,並直達地球表面的物體。為了更加瞭解微流星體的分布狀態,許多太空探測器(包括月球軌道1號、月球3號、火星1號和先鋒5號)都曾經攜帶檢測微流星體的儀器設備。

目录

探因

微流星體推估產生於太陽系誕生之際,來自於更大塊的岩石金屬碎片的碎裂物,在太空中是很常見的,特別是在地球的附近,普遍存在著微流星體。反映出微粒對太空風化過程。當它們撞擊月球或者沒有大氣層天體水星或小行星等)的表面時,會造成這些天體表面的熔解與蒸發,導致表土的變暗和其它的光學變化。

歷史

1957年,漢斯‧彼德森首度對落在地球上的微流星體數量進行估計,其數值高達每年14,300,000噸,那麼月球表面將覆蓋上很大深度的微流星體,需要很強的侵蝕作用才能將它們移除。

飛馬衛星計畫

1961年,亞瑟‧C‧克拉克在掉落的月塵這本小說中,使這種可能性變得眾所皆知。這也造成與降落在月球上有利害關係的團體,進行一些新的研究,以便能對這種特徵有更好的了解。這包括發射幾艘旨在測量微流星體數量的太空船(飛馬衛星計畫)或直接測量月球表面塵埃的(測量員計畫)。

落到地球的微隕石

從1970年代開始,在高空中的飛機就開始蒐集這些微流星體,這些從同溫層收集的行星際塵埃(證實了布朗粒子的起源來自地球之外)已經成為可供地球上的實驗室研究外星物質構成的重要部分。由於較大的表面積對質量的比值,微流星體的軌道不像流星體那樣的穩定。落到地球的微流星體可以提供太陽星雲中有關毫米尺度加熱事件的資訊。抵達地球表面後的微隕石只能在南極等沒有地質沉積作用的地區蒐集。將冰蒐集然後讓它溶解和過濾,就能蒐集到只能在顯微鏡下看見的微隕石。

極小的微流星體夠進入地球大氣層而不被加熱。這些結果顯示微流星塵的數量遠遠低於早些時候的估計,大約每年只有一萬到二萬噸,相對而言,月球的表面大部分都是岩石。

 
[音頻]軌道飛行器和微流星體發生碰撞的聲音。原圖鏈接

音頻

美國航太總署(NASA)聲稱在2014年10月月球勘測軌道飛行器和微流星體發生了碰撞。本次碰撞並未對飛行器產生影響,不過卻是一次「極有趣的案例」,幫助科學家了解碰撞影響程度等相關數據。從飛行器傳回地面於2014年10月13日拍攝的扭曲照片中發現了這起事故,科學家推測這樣的扭曲抖動是飛行器上三個相機中的其中一個受到突然的撞擊力而導致的。隨後科學家檢測了飛行器上太陽能面板或者天線等設備,最終得到的結論是-月球遭受了微流星體的撞擊所發生的音頻。

後續2017年5月29日名為Alex Parker的科學家進一步,從RAW格式圖片中提取相關的信息,根據圖像中的偏移線來模擬相機的震動情況,並推估為音頻格式還原飛行器在受到微流星體碰撞後發出的聲音。[1]

影響

儘管大多數微流星體因為體積的限制,所能造成的損害有限,但數量多時仍會對太空船造成難以估計的損害。高速度的撞擊會對太空船的外殼造成類似噴砂的效果,和高度的降低,長期暴露也會危害到太空船各系統的性能。

太空船操作的挑戰

微流星體對太空船操作的影響,天文學家提供了許多觀測數據,表徵微流星體對太空探索有著重大威脅。它們相對於軌道上的太空船有著10Km/s(22,500mph)的相對速度,抵抗微流星體的撞擊是設計太空船和太空衣所面臨的主要挑戰(See Thermal Micrometeoroid Garment)。 具有極端高速度(每秒10公里)的小物體撞擊是終端彈道學目前正在研究的領域。(將物體加速到如此高的速度是很困難的;目前的技術包括線性馬達和成形裝藥)。這種高速物體的撞擊,對在太空中停留很長週期,像是衛星,的風險特別高。對理論上成本相當低的系統,像是太空電梯、軌道飛機、rotovators等系統的工程,都是設計上的重大挑戰。

撞擊產生的變化

流星體中的微流星體大多由宇宙中各星系的小行星和彗星演變而來,通常小於1克,且具有極大的動能,1毫克的微流星體可以穿透3毫米厚的鋁板。若微流星體與航天器相撞時的壓力超過航天器表面材料的強度,產生的噴砂效果會使航天器表面變得粗糙。撞擊時壓力產生的高溫使被撞擊處熔化、蒸發,從而導致太空船表面留下撞擊坑或形成穿孔。[2]

影片

A Mission to Mars: HPE Conquers Space and Time火星任務:HPE征服了空間和時間
Saturn's Rings Are Disappearing土星的戒指不見了

參考資料