この投稿はの一部ですSF の科学、マッシャブル私たちのお気に入りの SF 映画、テレビ番組、書籍における科学 (または科学の欠如) を分析する継続的なシリーズです。
架空の描写のおかげで、私たちは宇宙船をよく強化された機械だと考える傾向があります。しかし実際には、たとえ何もない宇宙空間であっても、その船体は目に見えない敵からの砲撃の脅威にさらされることになります。
スター・ウォーズとスタートレックのシリーズでは、通常、船にはディフレクター・シールド、つまり敵の射撃ビームを吸収するエネルギーゾーンが装備されています。たとえば、USS エンタープライズは、シールドを張ることで、敵のカラフルなフェイザーの爆発を撃退することができます。劇的な緊張感を高めるために、これらの盾は通常、長くは持ちこたえられませんでした。
私たちの世紀に遡ると、ディフレクターシールドの科学も長くは続きません。 (スタートレック版は「重力子」に依存していました。仮想粒子私たちはまだ発見していません。） 幸いなことに、私たちが撃退する必要があるロミュラン人、クリンゴン、その他の知的な敵をまだ発見していません。
しかし、太陽系を通過するミッション中、宇宙船はすでに、スピードを上げている微小隕石という目に見えにくい敵から身を守る必要があります。
NASAの研究材料エンジニアであるミア・シオチ氏は、「これらのことは非常に急速に迫ってきています」と言う。
砂粒よりも小さい微小隕石は、小惑星から砕けた硬い破片で、時速約 15,000 マイル、つまり弾丸のほぼ 10 倍の速度で宇宙空間を飛び回っています。
NASA のソーラー マキシマム ミッション衛星に微小隕石によって残された穴。 クレジット: NASA
これは、私たちの人工衛星や他の宇宙船がすでに銃撃による傷と同等の金属を受けている理由、そしてなぜ NASA のシオチと他の技術者が、穴があっても自然に治癒する未来的な素材を開発した理由を説明しています。
「それらは回復し、自己修復し、機能し続けるでしょう」と彼女は言いました。
最も小さなエイリアンの脅威
地球上の生命体にとって、微小隕石は危険なものとは考えられていません。なぜなら、ここでは危険ではないからです。これらの極小の物体は、上層大気中で蒸発する傾向があります。
しかし、「宇宙では、宇宙船や宇宙遊泳者を守る大気の毛布は存在しない」NASAが警告。
マッシュ可能な光の速度
たとえば、国際宇宙ステーションでは、生息地は厚いケブラーとアルミニウムで層になっています。」ホイップル・シールズ宇宙ステーションの窓から外を覗いている宇宙飛行士たちは、太陽電池アレイに残された「弾痕」を含め、露出した宇宙ステーションへの危機一髪を目撃している。
クリス・ハドフィールド艦長は2013年に「船体を外れて良かった」とツイートした。
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微小隕石は、小さな騒ぎを引き起こすために宇宙船の壁を突き破る必要はありません。アルミニウムのサイディングにミリメートルサイズのクレーターが残ることがあります。偶数 1 つ宇宙ステーションの窓から音を立てた、厚いガラスを傷つけます。
しかし、地球の軌道を超えた宇宙船は簡単には修理できません。あるいは緊急時に逃げた-- 宇宙ステーションができるように。パンクは、理想的には数マイクロ秒以内に修復する必要があります。したがって、これは宇宙飛行士や宇宙船整備士の助けを借りずに行う必要があります。
この問題を解決するために、NASA と大学の技術者は、「Rapid Puncture-Initiated Healing」材料と呼ばれるものの開発に取り組んでいます。自己修復するために、微小隕石のエネルギーを自分自身に対して使用する、一種の宇宙柔道を実行します。
マテリアルは 2 つの固体の外側層と 1 つの液体の内側層からなる 3 層の壁であると考えてください。時速約 15,000 マイルで移動する発射体が壁全体を貫通すると、通過時に摩擦と熱が発生します。
この短時間の熱により液体が急速に流れ、数マイクロ秒で穴が満たされます。その後固まり、壁、そしておそらく宇宙船も保存します。
シオチと彼女のチームは、地球上で最も速い発射体である弾丸を使って材料をテストしました。政府の専門施設で行われた実験中に「実際に銃を使用していた」とシオチ氏は語った。
弾丸の飛行が止まった後、技術者が材料を調べたところ、材料が正常に修復された証拠を発見した。
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この素材は自己修復できるだけではありません。シオチ氏によると、これにより宇宙船も軽量化される可能性があるという。
未来の宇宙船は、巨大な金属の塊やレーザー砲などを重ねた巨大な宇宙 SUV として描かれています。このような SF の概念は、私たちが完全に宇宙に住む種族になった遠い未来に存在するかもしれません。
しかし短期的には、私たちの船はまだ強力なロケットに依存している地球を離れること。これにより、宇宙船のサイズと重量に制限が設けられ、より軽量な宇宙船に大きな利点がもたらされます。それほど多くの燃料を使用する必要はありません。
NASAの材料研究者が自己修復壁の使用を求められたら、彼らは準備ができているだろうとシオチ氏は語った。おそらくいつか、異星人の太陽系を急襲する宇宙船が、好奇心旺盛な未知の惑星を訪れる途中で、瓦礫と隕石が飛び交う空間からその壁を修復できるようになるだろう。
その宇宙船の船長は、シールドを設置することを主張する必要さえありません。