Gotovo milijun komada svemirskog otpada većeg od centimetra kruži u niskoj Zemljinoj orbiti, a svaki od njih pri brzini od nekoliko kilometara u sekundi može probiti oklop svemirske letjelice.
Kineski znanstvenici sa Sveučilišta Tehnologije u Dalianu pronašli su inspiraciju za rješenje na mjestu gdje je malo tko traži — u ljusci jajeta. Rezultati njihova istraživanja objavljeni su u časopisu Journal of Applied Physics i predstavljaju potencijalno revolucionaran pristup zaštiti svemirskih letjelica od udara mikročestica.
Na prvi pogled zvuči kontraintuitivno: jaje je krhko i lako se lomi. No ključ nije u pojedinačnoj ljusci, nego u njezinu rasporedu. Znanstvenici su aluminijske strukture u obliku jajeta, ispunjene vodom, složili u nizove između dviju udarnih ploča. Umjesto da se energija udara koncentrira na jedno mjesto, raspoređuje se kroz cijelu strukturu, a svaka ljuska kolabira sekvencijalno.
Yuxin Wang, autor studije, objašnjava da se zaštitni mehanizam niza jajolikih struktura bitno razlikuje od ponašanja pojedinačne ljuske. “Kooperativna deformacija tih jedinica pretvara lokalno udarno opterećenje u raspodijeljeno rasipanje energije, čime se značajno poboljšava otpornost na udarce”, kaže Wang.
Voda kao dodatni zaštitni sloj
Posebna je vrijednost u tome što su ljuske ispunjene vodom. Pri udaru velikom brzinom voda se pokreće i potiskuje širenje udarnih valova. Interakcija između vode i aluminijske ljuske dodatno smanjuje i rasipa energiju udara.
Usporedbom nekoliko trodimenzionalnih ispisa i simulacija — samostalnih aluminijskih ploča, vodenih aluminijskih sfera između ploča i struktura u obliku jajeta — najbolje rezultate pokazala je upravo sendvič struktura s vodenim jajolikim elementima. Ona je smanjila brzinu projektila za gotovo 65 posto, dok su same aluminijske ploče reducirale brzinu za samo 51 posto.
Orijentacija jajolikih struktura također igra ključnu ulogu. Najučinkovitiji raspored bio je onaj s jajima u uspravnom položaju, s užim krajem u kontaktu s gornjom pločom.
Put od laboratorija do svemira
Iako su rezultati obećavajući, pred materijalom je još dug put. Istraživači trenutačno optimiziraju debljinu aluminijskih ljuski, njihov omjer visine i širine te raspored kako bi poboljšali zaštitnu apsorpciju energije.
Ovo istraživanje otvara pitanje koje se u svemirskoj industriji sve češće postavlja: koliko smo uopće svjesni opasnosti koja nam prijeti iz orbite? Procjenjuje se da je većih komada otpada, onih većih od deset centimetara, više od 34 tisuće, a svaki od njih nosi energiju dovoljnu da uništi funkcionalni satelit. Kina ovim istraživanjem pokazuje da se rješenja mogu tražiti u prirodi koja je kroz milijune godina evolucije razvila savršene mehanizme apsorpcije energije.
Za razliku od aktivnih sustava za uklanjanje otpada, o kojima se puno govori, a malo realizira, ovakva pasivna zaštita mogla bi biti praktičnije i jeftinije rješenje. Ako se materijal pokaže uspješnim u daljnjim testovima, bioničke strukture mogle bi postati standard u gradnji svemirskih letjelica, štiteći posade i opremu od prijetnje koja će s godinama samo rasti.
Tako su mislili da zemaljske letjelice neće moći proći kroz Kuiperov pojas to je pojas ispunjen kamenjem svih veličina od kamenčića do stijena ali letjelice su bez problema prolazile kroz taj pojas.