Недавно НАСА рассказало, что в его мощнейшей космической обсерватории, телескопе Джеймс Уэбб образовалась вмятина. Это случилось после того, как с корпусом столкнулся микрометеороид, который оказался крупнее, чем предполагалось. Эти известия слегка взбудоражили общественность, так как Джеймс Уэбб не проработал и полугода, а уже оказался поврежден. Однако, как говорят инженеры, рано или поздно каждый космический объект сталкивается с подобными частицами, и в будущем телескоп неизбежно попадет и под другие удары.
Космос многим кажется пустым, но вы должны знать, что это не так. В космических просторах, в том числе и в нашей системе, маленькие частицы космической пыли постоянно летают между планетами на высочайшей скорости в десяти километров в секунду. Эти частицы, представляющие собой отколовшиеся кусочки камней (астероидов чаще всего), называются микрометеороиды. Они в нашей системе повсюду, и по некоторым грубым оценкам их общая масса составляет 55 триллионов тонн. Если объединить все эти микрочастицы в одно целое, получился бы полноценный остров.
Микрочастицы пролетают мимо планет Солнечной системы на огромной скорости.
Это значит, что аппарат, отправляемый бороздить космос, рано или поздно получит удар от какого-нибудь космического камешка. Создатели космического оборудования это прекрасно знают, поэтому оснащают свои аппараты специальной защитой от микрометеороидов. Чаще всего это пластины под названием щит Уиппла. Он представляет собой многослойный барьер, попадая в который микрометеороид фрагментируется, поэтому в каждый новый слой попадают все более мелкие частицы, которые уже не наносят вреда покрытию. Такими щитами обычно покрываются особо тонкие части корабля.
Однако космический телескоп Джеймс Уэбб (сокращенно JWST) – не то же самое, что другие космические аппараты. Он оснащен позолоченными зеркалами, которые должны быть постоянно подверженными воздействию космической среды, чтобы собирать точную информацию из вселенских просторов. И даже несмотря на то, что эти зеркала довольно прочные, они не могут выдержать крупные удары микрометеоритов, таких как тот, что недавно обрушился на JWST. И хотя это все еще был «микро» метеорорид, он все же оказался крупнее, чем предполагали инженеры, из-за чего одно из зеркал было повреждено.
Создатели различных космических аппаратов моделируют поведение микрометеороидов, чтобы попытаться понять, как и каким ударам может подвергаться корабль в разных уголках Солнечной системы. Также это позволяет понять, какого размера частицы могут попасться на пути. Но даже такая система не является стопроцентно надежной. «Все это лишь вероятность», — говорит Дэвид Маласпина, астрофизик из Университета Колорадо, специализирующийся на воздействии космической пыли на космические корабли. «С помощью моделей мы можем определить лишь шанс попадания определенной частицы в аппарат. Но попадет ли она, зависит уже от случайности».
Микрометеороиды могут появляться по совершенно разным причинам. Например, это может быть результат столкновения больших камней на высокой скорости. Также на астероиды и кометы нередко попадают другие космические частицы, которые откалывают от них куски. Некоторые камни могут слишком близко подлететь к крупной планете, попав под влияние гравитации, из-за чего та отрывает от них части. Или же астероид может подобраться близко к Солнцу, раскалиться, расшириться и разлететься на кусочки. Помимо этого, существуют и межзвездные микрометеороиды, которые иногда пролетают через нашу систему.
Причины появления микрометеороидов могут быть совершенно разными.
Скорость движения микрочастиц зависит от того, где именно проходит их путь, и как они движутся по отношению к Солнцу. В среднем эта скорость составляет около 20 км/с. Столкнуться ли они с вашим космическим кораблем, тоже зависит от того, где и как он движется. Например, ближайший к Солнцу искусственный объект – зонд НАСА «Паркер» – движется с максимальной скоростью около 645 000 км/ч и проходит при этом через самую плотную область космических частиц, называемую зодиакальным облаком.
«Паркер» позволяет ученым лучше изучить микрометеороиды, вращающееся вокруг Солнца. Но мы также можем изучить некоторые из них даже с Земли. Каждый раз, когда микрометеороид входит в верхние слои атмосферы, он сгорает, образуя метеоритный дым – частицы, которые можно изучить. По количеству этого дыма можно сказать, сколько космической пыли попадает на Землю и с какой периодичностью. Помимо этого, на МКС также проводятся эксперименты, позволяющие увидеть, где и как именно происходят столкновения разных объектов с этими частицами.
Несмотря на то, что Джеймс Уэбб зависает на расстоянии более полутора миллиона километров от Земли, он все еще довольно близок к нам. Благодаря этому ученым проще понять, что с ним происходит, и у них уже есть данные от других аппаратов, ранее запущенных на ту же орбиту, что и телескоп. Поэтому они знают, что большая часть попадающих в JWST частиц не может нанести ему никакого вреда. «В любой аппарат в космосе постоянно попадают различные микрочастицы», — говорит Маласпина. «Микро означает действительно очень маленькие, меньше микрона и тоньше волоса на вашей голове. И большинство таких частиц аппарату, естественно, не вредит». Джеймс Уэбб уже четырежды сталкивался с микрометеороидами, но с таким крупным, что смог нанести ему повреждения – лишь однажды.
«В конце концов вас все равно ударят – просто живите с этим».
Еще до того, как JWST был запущен, НАСА моделировало поведение микрометеороидов на его орбите, но оно не было абсолютно точным, да и не могло быть. Сейчас агентство вновь собрало команду инженеров, чтобы создать более точные модели и предсказать, что может случиться с телескопом в будущем. Новое моделирование будет направлено на распространение по орбите обломков, остающихся после раскалывания астероидов или комет. Как говорит Маласпина, такие частицы более подвижны, поэтому прогнозировать их поведение сложнее.
Но ни одна модель все равно не сможет на 100% предсказать будущее. Она лишь даст ученым больше информации о том, когда в аппарат МОЖЕТ попасть крупная частица и насколько большой она МОЖЕТ быть. JWST неизбежно будет подвергаться ударам из космоса и дальше, но инженеры из НАСА говорят, что всегда это знали. «С очень большой вероятностью в конце концов вас все равно ударит какая-нибудь частица – просто живите с этим и делайте все возможное, чтобы минимизировать последствия такого столкновения», — подытоживает Маласпина.
