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 que sobrevive al atravesar la atmósfera terrestre y alcanza la superficie terrestre.
El término "micrometeoroide" fue oficialmente desestimado por la UAI en 2017, por considerarlo redundante con el de meteoroide. [1]
Los micrometeoroides son fragmentos muy pequeños de roca o metal que se desprenden de trozos más grandes de roca y escombros que a menudo datan del nacimiento del Sistema Solar . Los micrometeoroides son extremadamente comunes en el espacio. Las partículas diminutas contribuyen en gran medida a los procesos de erosión espacial . Cuando golpean la superficie de la Luna o cualquier cuerpo sin aire ( Mercurio , los asteroides , etc.), la fusión y vaporización resultantes provocan el 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 los conoce al llegar a la superficie de la Tierra) solo se pueden recolectar en áreas donde no hay sedimentación terrestre , típicamente regiones polares. El hielo se recolecta y luego se derrite y se filtra para que los micrometeoritos se puedan extraer con un microscopio.
Los micrometeoroides suficientemente pequeños evitan un calentamiento significativo al entrar en la atmósfera de la Tierra . [2] La recolección de estas partículas mediante aviones que vuelan a gran altura comenzó en la década de 1970, [3] 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 su estudio en los laboratorios de la Tierra.
En 1946, durante la lluvia de meteoros Giacobínidas , Helmut Landsberg recogió varias partículas magnéticas pequeñas que aparentemente estaban asociadas con la lluvia. [4] Fred Whipple se sintió intrigado por esto y escribió un artículo que demostraba que las partículas de este tamaño eran demasiado pequeñas para mantener su velocidad cuando se topaban con la atmósfera superior . En cambio, desaceleraban rápidamente y luego caían a la Tierra sin fundirse. Para clasificar este tipo de objetos, acuñó el término " micrometeorito ". [5]
Whipple, en colaboración con Fletcher Watson del Observatorio de Harvard , dirigió un esfuerzo para construir un observatorio para medir directamente la velocidad de los meteoros que se podían ver. En ese momento, no se conocía la fuente de los micrometeoritos. Las mediciones directas en el nuevo observatorio se utilizaron para localizar la fuente de los meteoros, demostrando que la mayor parte del material era sobrante de las colas de los cometas , y que no se podía demostrar que ninguno de ellos tuviera un origen extrasolar. [6] Hoy en día se entiende que los meteoroides de todo tipo son material sobrante de la formación del Sistema Solar, que consiste en partículas de la nube de polvo interplanetaria u otros objetos compuestos de este material, como los cometas. [7]
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, estimando que era de 14.300.000 toneladas por año. [8] Esto sugirió que el flujo de meteoroides en el espacio era mucho mayor que el número basado en observaciones de telescopios. Un flujo tan alto presentaba un riesgo muy grave para las cápsulas Apolo en órbita alta y para las misiones a la Luna. Para determinar si la medición directa era precisa, se realizaron varios estudios adicionales, incluido el programa de satélites Pegasus , Lunar Orbiter 1 , Luna 3 , Mars 1 y Pioneer 5. Estos mostraron que la tasa de meteoros que pasaban a la atmósfera, o flujo, estaba en línea con las mediciones ópticas, en alrededor de 10.000 a 20.000 toneladas por año. [9] El Programa Surveyor determinó que la superficie de la Luna es relativamente rocosa. [10] La mayoría de las muestras lunares recuperadas durante el Programa Apolo tienen marcas de impactos de micrometeoritos, normalmente llamados "zap pits", en sus superficies superiores. [11]
Los micrometeoroides representan una amenaza importante para la exploración espacial . La velocidad media de los micrometeoroides en relación con una nave espacial en órbita es de 10 kilómetros por segundo (22.500 mph). La resistencia al impacto de micrometeoroides es un desafío de diseño significativo para los diseñadores de naves espaciales y trajes espaciales ( véase Prenda térmica para micrometeoroides ). Si bien los tamaños diminutos de la mayoría de los micrometeoroides limitan el daño sufrido, los impactos a alta velocidad degradarán constantemente la carcasa exterior de la nave espacial de una manera análoga al chorro de arena . La exposición a largo plazo puede amenazar la funcionalidad de los sistemas de la nave espacial. [12]
Los impactos de objetos pequeños con velocidades extremadamente altas (10 kilómetros por segundo) son un área actual de investigación 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 . [12] También plantean importantes desafíos de ingeniería en sistemas de elevación teóricos de bajo costo como rotovators , ascensores espaciales y dirigibles orbitales. [13] [14]
El trabajo de Whipple fue anterior a la carrera espacial y resultó útil cuando la exploración espacial comenzó unos pocos años después. Sus estudios habían demostrado que la probabilidad de ser golpeado por un meteoroide lo suficientemente grande como para destruir una nave espacial era extremadamente remota. Sin embargo, una nave espacial sería golpeada casi constantemente por micrometeoritos, aproximadamente del tamaño de granos de polvo. [6]
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 película de aluminio colocada a poca distancia del cuerpo de la nave espacial. Cuando un micrometeoroide choca con la lámina, se vaporiza en un plasma que se propaga rápidamente. Para cuando este plasma cruza el espacio entre el escudo y la nave espacial, está tan difundido que no puede penetrar el material estructural que se encuentra debajo. [15] El escudo permite construir un cuerpo de nave espacial con el espesor necesario para la integridad estructural, mientras que la lámina agrega poco peso adicional. Una nave espacial de este tipo es más liviana que una con paneles diseñados para detener los meteoroides directamente.
Para las naves espaciales que pasan la mayor parte de su tiempo en órbita, alguna variedad del escudo Whipple ha sido casi universal durante décadas. [16] [17] Investigaciones posteriores mostraron que los escudos tejidos de fibra cerámica ofrecen una mejor protección a las partículas de hipervelocidad (~7 km/s) que los escudos de aluminio de igual peso. [18] Otro diseño moderno utiliza tela flexible multicapa , como en el diseño de la NASA para su módulo de habitación espacial expandible TransHab , que nunca ha volado, [19] y el Módulo de Actividad Expandible Bigelow , que se lanzó en abril de 2016 y se adjuntó a la ISS durante dos años de pruebas orbitales. [20] [21]