Micrometeoroides

Un micrometeoroide es un meteoroide diminuto : una pequeña partícula de roca en el espacio, que generalmente pesa menos de un gramo . Un micrometeorito es una partícula de este tipo que sobrevive al paso por la atmósfera terrestre y llega a la superficie de la Tierra.

El término «micrometeoroide» fue oficialmente descontinuado en 2017 por la Unión Astronómica Internacional , la principal asociación internacional de astrónomos, por ser redundante con respecto a «meteoroide». ^{[ 1 ]} Sigue utilizándose en ingeniería astronáutica para referirse a objetos pequeños y difíciles de detectar que pueden impactar y dañar las naves espaciales. ^{[ 2 ]}

Los micrometeoroides son fragmentos diminutos de roca o metal desprendidos de trozos más grandes de roca y escombros, que a menudo datan del nacimiento del Sistema Solar . Son extremadamente comunes en el espacio. Estas diminutas partículas contribuyen significativamente a los procesos de meteorización espacial . Cuando impactan la superficie de la Luna o de cualquier cuerpo sin atmósfera ( Mercurio , los asteroides , etc.), la fusión y vaporización resultantes provocan oscurecimiento y otros cambios ópticos en el regolito .

Los micrometeoroides tienen órbitas menos estables que los meteoroides, debido a su mayor relación superficie - masa . Los micrometeoroides que caen a la Tierra pueden proporcionar información sobre eventos de calentamiento a escala milimétrica en la nebulosa solar . Los meteoritos y micrometeoritos (como se les conoce al llegar a la superficie terrestre) solo se pueden recolectar en áreas donde no hay sedimentación terrestre , generalmente en las regiones polares. El hielo se recolecta, se derrite y se filtra para poder extraer los micrometeoritos bajo un microscopio.

Los micrometeoroides suficientemente pequeños evitan un calentamiento significativo al entrar en la atmósfera terrestre. [ ^{3 ] La} recolección de tales partículas por aeronaves de gran altitud comenzó en la década de 1970, ^{[ 4 ]} desde entonces estas muestras de polvo interplanetario recolectado en la estratosfera (llamadas partículas Brownlee antes de que se confirmara su origen extraterrestre) se han convertido en un componente importante de los materiales extraterrestres disponibles para el estudio en laboratorios en la Tierra.

En 1946, durante la lluvia de meteoros Giacobínidas , Helmut Landsberg recolectó varias partículas magnéticas pequeñas que aparentemente estaban asociadas con la lluvia. ^{[ 5 ]} Fred Whipple quedó intrigado por esto y escribió un artículo que demostraba que las partículas de este tamaño eran demasiado pequeñas para mantener su velocidad al encontrarse con la atmósfera superior . En cambio, se desaceleraban rápidamente y luego caían a la Tierra sin fundirse. Para clasificar este tipo de objetos, acuñó el término " micrometeorito ". ^{[ 6 ]}

Flujo

Los primeros estudios se basaron exclusivamente en mediciones ópticas. En 1957, Hans Pettersson realizó una de las primeras mediciones directas de la caída de polvo espacial en la Tierra, estimándola en 14.300.000 toneladas por año. ^{[ 9 ]} Esto sugirió que el flujo de meteoroides en el espacio era mucho mayor que el número basado en observaciones telescópicas. Un flujo tan alto presentaba un riesgo muy serio para las cápsulas Apolo en órbita alta y para las misiones a la Luna. Para determinar si la medición directa era precisa, siguieron varios estudios adicionales, incluidos el programa de satélites Pegasus , Lunar Orbiter 1 , Luna 3 , Mars 1 y Pioneer 5. Estos mostraron que la tasa de meteoros que pasan a la atmósfera, o flujo, estaba en línea con las mediciones ópticas, alrededor de 10.000 a 20.000 toneladas por año. ^{[ 10 ]} El Programa Surveyor determinó que la superficie de la Luna es relativamente rocosa. ^{[ 11 ]} La mayoría de las muestras lunares traídas durante el Programa Apolo tienen marcas de impactos de micrometeoritos, generalmente llamadas "pozos de zap", en sus superficies superiores. ^{[ 12 ]}

Los micrometeoroides representan una amenaza significativa para la exploración espacial . La velocidad promedio de los micrometeoroides con respecto a una nave espacial en órbita es de 10 kilómetros por segundo (22 500  mph). La resistencia al impacto de micrometeoroides supone un importante desafío de diseño para los diseñadores de naves espaciales y trajes espaciales ( véase Prenda térmica para micrometeoroides ). Si bien el tamaño diminuto de la mayoría de los micrometeoroides limita los daños ocasionados, los impactos a alta velocidad degradan constantemente la carcasa exterior de la nave espacial de forma análoga al arenado . La exposición prolongada puede comprometer la funcionalidad de los sistemas de la nave espacial. ^{[ 13 ]}

Los impactos de objetos pequeños con velocidades extremadamente altas (10 kilómetros por segundo) son un área de investigación actual en balística terminal (aunque acelerar objetos hasta tales velocidades es difícil; las técnicas actuales incluyen motores lineales y cargas huecas ). El riesgo es especialmente alto para objetos en el espacio durante largos períodos de tiempo, como los satélites . ^{[ 13 ]} También plantean importantes desafíos de ingeniería en sistemas de elevación teóricos de bajo costo, como rotovatores , ascensores espaciales y dirigibles orbitales. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Protección contra micrometeoritos para naves espaciales

El trabajo de Whipple precedió a la carrera espacial y resultó útil cuando la exploración espacial comenzó pocos años después. Sus estudios habían demostrado que la probabilidad de ser impactado por un meteoroide lo suficientemente grande como para destruir una nave espacial era extremadamente remota. Sin embargo, una nave espacial sería impactada casi constantemente por micrometeoritos, del tamaño aproximado de granos de polvo. ^{[ 7 ]}

Whipple ya había desarrollado una solución a este problema en 1946. Originalmente conocido como "parachoques de meteoritos" y ahora denominado escudo Whipple , consiste en una fina lámina metálica colocada a corta distancia del cuerpo de la nave espacial. Cuando un micrometeorito impacta contra la lámina, se vaporiza en un plasma que se propaga rápidamente. Para cuando este plasma atraviesa el espacio entre el escudo y la nave espacial, está tan difuminado que no puede penetrar el material estructural subyacente. ^{[ 16 ]} El escudo permite construir el cuerpo de la nave espacial con el grosor justo necesario para garantizar su integridad estructural, mientras que la lámina añade poco peso adicional. Una nave espacial de este tipo es más ligera que una con paneles diseñados para detener los meteoroides directamente.

Para las naves espaciales que pasan la mayor parte del tiempo en órbita, alguna variante del escudo Whipple ha sido casi universal durante décadas. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Investigaciones posteriores demostraron que los escudos tejidos de fibra cerámica  ofrecen mejor protección contra partículas hiperveloces (~7 km/s) que los escudos de aluminio de igual peso. ^{[ 19 ]} Otro diseño moderno utiliza tejido flexible multicapa , como en el diseño de la NASA para su módulo de habitabilidad espacial expandible TransHab , que nunca voló , ^{[ 20 ]} y el Módulo de Actividad Expandible Bigelow , que se lanzó en abril de 2016 y se acopló a la ISS para dos años de pruebas orbitales. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

• materiales extraterrestres
• nube de polvo interplanetario

• Fragmentos fundidos del asteroide Vesta: artículo sobre micrometeoritos recolectados en la Antártida en la revista educativa Planetary Science Research Discoveries.