Websitetoegangscode
Wat gebeurt er als je wordt geraakt door iets dat 15.000 mijl per uur gaat? Totale vernietiging, min of meer.
Dat is een zeer reëel scenario dat ruimtevaart ingenieurs in gedachten moeten houden elke keer dat ze iets in de ruimte brengen. Botsingen met objecten in een baan om de aarde zijn zeldzaam, maar ze gebeuren wel. In het verleden hebben verfspanen kraters achtergelaten in de space shuttle en een Franse satelliet werd in 1996 uitgeschakeld nadat zijn zwaartekracht-gradiënt boom werd doorsneden door een brok van een ontplofte raket.
Schilden omhoog!
Om dure ruimtevaartuigen te beschermen, zijn schilden op hun plaats. En niet zomaar een stuk metaal is goed. Objecten in de ruimte bewegen snel – vaartuigen in een lage baan om de aarde suizen voorbij met ongeveer 17.000 mijl per uur – en we kunnen geen enkel schild maken dat dik genoeg is om tegen dat soort snelheid te beschermen. Dus hebben de ingenieurs zich gewend tot een zogenaamd Whipple-schild, genoemd naar de bedenker ervan, Fred Whipple. In plaats van een enkele laag materiaal, is een Whipple schild gebaseerd op meerdere, elk gescheiden door lege ruimte.
De buitenste laag is ontworpen om uit elkaar te breken wanneer het wordt geraakt, en verbrijzelt het projectiel op hetzelfde moment. De resulterende wolk verspreidt de kracht van de inslag over een groter oppervlak, waardoor de kracht op elk punt afneemt en de kans toeneemt dat de binnenste laag stand houdt. Veel ruimtevaartuigen, waaronder het Internationaal Ruimtestation, gebruiken tegenwoordig Whipple-schilden.
U kunt een Whipple-schild in actie zien in deze video van het Europees Ruimteagentschap. Het toont een 2,8 millimeter aluminium kogel geschoten uit een gaspistool dat het schild raakt. De kogel maakt een snelheid van ongeveer 15.000 mijl per uur, maar het lukt hem niet om het dunne secundaire schild te doorboren. De reden is duidelijk – bij de impact met de eerste laag wordt de kogel volledig verdampt, waardoor hij het grootste deel van zijn vernietigende kracht verliest. Het schild is een vezel-metaal laminaat, of dunne lagen metaal die bijeen worden gehouden door een composiet.
Bijgewerkte versies van Whipple schilden gebruiken vullingen van Kevlar of Nextel keramische vezels tussen de lagen om nog meer beschermende kracht toe te voegen. En als een bijkomend voordeel, de schilden zijn veel lichter dan conventionele armor zou zijn, hoewel ze maken het ruimtevaartuig een beetje groter.
Het enige nadeel, natuurlijk, is dat Whipple schilden zijn vrij veel een eenmalig gebruik product. Als de eerste laag doorbroken is, werkt het schild niet meer. Maar omdat botsingen in een baan om de aarde nog zo zeldzaam zijn, is de kans om twee keer op dezelfde plaats geraakt te worden bijzonder klein. En, voor nu, is dat genoeg.