Auswahl der Dicke eines Whipple-Schildes

Dies ist ein unglaublich komplexes Problem, daher kann ich mir nur vorstellen, Ihre Frage sinnvoll zu beantworten, indem ich Sie auf das Programm zur Analyse der Ballistikgrenze von Micrometeoroid and Orbital Debris (MMOD) Shield der NASA und seiner Dokumentation (PDF) verweise.

Diese Software ergänzt das BUMPER-II- Risikobewertungssoftwarepaket der NASA, das für das Orion-Projekt verwendet wurde ( NESC - NASA Engineering and Safety Center - war mit der Orion MMOD-Risikobewertung nicht zufrieden und erstellte eine eigene unabhängige Überprüfung ) und unterstützt die Analyse verschiedener Whipple Schildmaterialien und -konfigurationen, von metallischen Doppelplatten bis hin zu gefüllten Whipple- und Waben-Dreifachwänden.

Einige mögliche Abschirmungskonfigurationen, die im MMOD Shield Ballistic Limit Analysis Program unterstützt werden:

Einige der zitierten Anwendungen und Vorteile umfassen:

Vorteile

• Effektiv: Ermöglicht die einfache Anwendung des MMOD-Schilddesigns und der Analysegleichungen, ohne dass Expertenwissen auf diesem Gebiet erforderlich ist
• Effizient: Ermöglicht eine einfache Bewertung konkurrierender Abschirmkonzepte in der Vorentwurfsphase
• Zuverlässig: Sorgt für Einheitlichkeit bei der Auswahl und Anwendung relevanter Schadensgleichungen zwischen den Benutzern

Anwendungen

• Vorentwurf und Risikobewertung für die MMOD-Analyse
• Design von Raumfahrzeugen und Satelliten

Die zugrunde liegenden Daten des MMOD Shield Ballistic Limit Analysis Program basieren auf ORDEM2000 (Orbital Debris Engineering Models), das die Trümmerumgebung von Objekten mit einer Größe zwischen 10 µm und 1 m modelliert, und die Autoren erstellten eigene ballistische Grenzkurven mit BUMPER-II der NASA und SAP2000 Ballistic Limit Analysis von CSI Programm für verschiedene Konfigurationen und Materialien. Siehe Seite 44 Anhang: Validierung der Programmausgabe in NASA/TM–2009–214789 (PDF).

Beispiel für ballistische Grenzkurven (repräsentativer einwandiger Titan-MMOD-Schild, berechnet mit dem veröffentlichten BLE und dem Ballistic Limit Analysis Program):

Alle Bilder mit freundlicher Genehmigung von NASA / Johnson Space Center.

Leider beschränkt die Lizenzierung für diese Software, die über das Technology Transfer and Commercialization Office von JSC zur Verfügung gestellt wird , ihre Verwendung auf US-Personen. ^*

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^* Für diejenigen aus ESA-Mitgliedstaaten, die keinen Zugang zu ORDEM haben, würde ich MASTER (Meteoroid and Space Debris Terrestrial Environment Reference) der ESA empfehlen, Referenzmodell für Weltraumschrott und meteoroide Umgebung, geeignet für die Bewertung des einfallenden Flusses aufgrund der Partikel Umwelt in Erdumlaufbahnen), gekoppelt mit DRAMA (Debris Risk Assessment and Mitigation Analysis) und DISCOS (Database and Information System Characterizing Objects in Space), die alle über ihr Space Debris User Portal (SDUP) erhältlich sind.