(Credit: Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics)

Vad händer när du blir träffad av något som går i 15 000 miles i timmen? Total utplåning, mer eller mindre.

Det är ett mycket verkligt scenario som rymdfarkostingenjörer måste ha i åtanke varje gång de placerar något i rymden. Kollisioner med objekt i omloppsbana är sällsynta, men de inträffar. Tidigare har färgbitar lämnat kratrar i rymdfärjan och en fransk satellit blev obrukbar 1996 efter att dess gravitationsgradientbom hade skurits av av en bit från en exploderad raket.

Sköldar upp!

För att skydda dyra rymdfarkoster är sköldarna på sin plats. Och det räcker inte med vilken metallbit som helst. Objekt i rymden rör sig snabbt – farkoster i låg omloppsbana runt jorden susar förbi med cirka 17 000 miles i timmen – och vi kan inte tillverka en enda sköld som är tillräckligt tjock för att skydda mot den typen av hastighet. Ingenjörer har därför använt sig av något som kallas Whipple-sköld, uppkallad efter sin skapare Fred Whipple. Istället för ett enda lager material har Whipple-skölden flera lager som är åtskilda av ett tomt utrymme.

Det yttersta lagret är konstruerat för att brytas sönder när det träffas och splittra projektilen på samma gång. Det resulterande molnet sprider kraften från nedslaget över en större yta, vilket minskar kraften vid varje enskild punkt och ökar chanserna för att det inre lagret ska hålla. Många rymdfarkoster idag, inklusive den internationella rymdstationen, använder Whipple-sköldar.

Du kan se en Whipple-sköld i aktion i den här videon från Europeiska rymdorganisationen. Den visar en 2,8 millimeter stor aluminiumkula från en gaspistol som träffar skölden. Kulan färdas i cirka 15 000 miles i timmen, men lyckas inte tränga igenom den tunna sekundära skölden. Orsaken är tydlig – när kulan träffar det första skiktet förångas den helt och hållet, vilket berövar den största delen av dess destruktiva kraft. Skölden är ett fibermetalllaminat, eller tunna lager av metall som hålls samman av en komposit.

Uppdaterade versioner av Whipple-sköldar använder fyllningar av Kevlar- eller Nextel-keramikfibrer mellan lagren för att ge ännu mer skyddskraft. Som en extra fördel är sköldarna mycket lättare än konventionellt pansar, även om de gör rymdfarkosten lite större.

Den enda nackdelen är förstås att Whipple-sköldarna i stort sett är en engångsprodukt. När det första lagret har brutits fungerar skölden inte längre. Men eftersom kollisioner i omloppsbana fortfarande är så sällsynta är chansen att bli träffad två gånger på samma ställe ytterst liten. Och för tillfället räcker det.