微流星体
微流星体,也称为微陨星、微流星或流星尘,是微小的流星体,宇宙空间细小的岩石颗粒,在太空中的微小固体,通常质量不到1公克。微陨石能在穿越地球的大气层之后依然存在,并直达地球表面的物体。为了更加了解微流星体的分布状态,许多太空探测器(包括月球轨道1号、月球3号、火星1号和先锋5号)都曾经携带检测微流星体的仪器设备。
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探因
微流星体推估产生于太阳系诞生之际,来自于更大块的岩石或金属碎片的碎裂物,在太空中是很常见的,特别是在地球的附近,普遍存在著微流星体。反映出微粒对太空风化过程。当它们撞击月球或者没有大气层的天体(水星或小行星等)的表面时,会造成这些天体表面的熔解与蒸发,导致表土的变暗和其它的光学变化。
历史
1957年,汉斯‧彼德森首度对落在地球上的微流星体数量进行估计,其数值高达每年14,300,000吨,那么月球表面将覆盖上很大深度的微流星体,需要很强的侵蚀作用才能将它们移除。
飞马卫星计画
1961年,亚瑟‧C‧克拉克在掉落的月尘这本小说中,使这种可能性变得众所皆知。这也造成与降落在月球上有利害关系的团体,进行一些新的研究,以便能对这种特征有更好的了解。这包括发射几艘旨在测量微流星体数量的太空船(飞马卫星计画)或直接测量月球表面尘埃的(测量员计画)。
落到地球的微陨石
从1970年代开始,在高空中的飞机就开始搜集这些微流星体,这些从同温层收集的行星际尘埃(证实了布朗粒子的起源来自地球之外)已经成为可供地球上的实验室研究外星物质构成的重要部分。由于较大的表面积对质量的比值,微流星体的轨道不像流星体那样的稳定。落到地球的微流星体可以提供太阳星云中有关毫米尺度加热事件的资讯。抵达地球表面后的微陨石只能在南极等没有地质沉积作用的地区搜集。将冰搜集然后让它溶解和过滤,就能搜集到只能在显微镜下看见的微陨石。
极小的微流星体够进入地球大气层而不被加热。这些结果显示微流星尘的数量远远低于早些时候的估计,大约每年只有一万到二万吨,相对而言,月球的表面大部分都是岩石。
音频
美国航太总署(NASA)声称在2014年10月月球勘测轨道飞行器和微流星体发生了碰撞。本次碰撞并未对飞行器产生影响,不过却是一次“极有趣的案例”,帮助科学家了解碰撞影响程度等相关数据。从飞行器传回地面于2014年10月13日拍摄的扭曲照片中发现了这起事故,科学家推测这样的扭曲抖动是飞行器上三个相机中的其中一个受到突然的撞击力而导致的。随后科学家检测了飞行器上太阳能面板或者天线等设备,最终得到的结论是-月球遭受了微流星体的撞击所发生的音频。
后续2017年5月29日名为Alex Parker的科学家进一步,从RAW格式图片中提取相关的信息,根据图像中的偏移线来模拟相机的震动情况,并推估为音频格式还原飞行器在受到微流星体碰撞后发出的声音。[1]
影响
尽管大多数微流星体因为体积的限制,所能造成的损害有限,但数量多时仍会对太空船造成难以估计的损害。高速度的撞击会对太空船的外壳造成类似喷砂的效果,和高度的降低,长期暴露也会危害到太空船各系统的性能。
太空船操作的挑战
微流星体对太空船操作的影响,天文学家提供了许多观测数据,表征微流星体对太空探索有著重大威胁。它们相对于轨道上的太空船有著10Km/s(22,500mph)的相对速度,抵抗微流星体的撞击是设计太空船和太空衣所面临的主要挑战(See Thermal Micrometeoroid Garment)。 具有极端高速度(每秒10公里)的小物体撞击是终端弹道学目前正在研究的领域。(将物体加速到如此高的速度是很困难的;目前的技术包括线性马达和成形装药)。这种高速物体的撞击,对在太空中停留很长周期,像是卫星,的风险特别高。对理论上成本相当低的系统,像是太空电梯、轨道飞机、rotovators等系统的工程,都是设计上的重大挑战。
撞击产生的变化
流星体中的微流星体大多由宇宙中各星系的小行星和彗星演变而来,通常小于1克,且具有极大的动能,1毫克的微流星体可以穿透3毫米厚的铝板。若微流星体与航天器相撞时的压力超过航天器表面材料的强度,产生的喷砂效果会使航天器表面变得粗糙。撞击时压力产生的高温使被撞击处熔化、蒸发,从而导致太空船表面留下撞击坑或形成穿孔。[2]