Характеристики околоземных метеорных потоков

Название потока	tн	tм	tк	Va, км/с	1012 частиц ×м–2 × с–1
Квадрантиды	2 января	3–4 января	5 января	42	24
Лириды	18 апреля	21 апреля	24 апреля	48	6
h-аквариды	2 мая	4 мая	12 мая	65	8
Персеиды	25 июля	11–12 августа	17 августа	60	8
Ориониды	14 октября	21–22 октября	26 октября	67	14
Леониды	8 ноября	16–12 ноября	20 ноября	72	2
Геминиды	7 декабря	13–14 декабря	17 декабря	36	13

Столкновения с метеорными телами способны вызвать следующие повреждения КА:

- пробои герметизирующей оболочки корпуса и повреждения отдельных элементов конструкции, агрегатов и систем;

- эрозию радиационных поверхностей, солнечных батарей, оптичес-ких приборов и других устройств и деталей, размещенных снаружи КА,
и ухудшение их рабочих характеристик;

- откалывание частиц от внутренней поверхности оболочки корпуса, что может быть опасно для бортовой аппаратуры.

Оценка метеорной опасности для КА – это определение вероятности столкновения с метеорными телами критичной массы, способными пробить оболочку КА и нарушить его работу, т. е. проникающими метеорными телами.

Если считать полный метеорный поток, с которым сталкивается КА, состоящим только из проникающих и непроникающих тел, то вероятность поражения P_п поверхности КА телом с массой  определяется уравнением Пуассона:

                                  =                                     (8.23)

где N₀ – средний поток метеорных тел (частиц) с массой , которые способны пробить уязвимую поверхность КА, частиц × с^–1 × м^–2 (рассчитывается по формулам (8.20)–(8.22); F – площадь уязвимой поверхности КА, м²;
t – время пребывания КА на орбите, с.

Выражение (8.23) может быть использовано для оценки среднего интервала t_п между поражающими попаданиями метеорных тел (частиц) с массой :

                                                                                 (8.24)

Величина критической массы  проникающего метеорного тела зависит от геометрических и прочностных характеристик корпуса КА, условий соударения и может быть получена путем экстраполяции экспериментальных данных для меньших скоростей движения поражающих корпус частиц, так как в лабораторных условиях пока не удается воспроизвести реальные скорости метеорных частиц во всем диапазоне. Поэтому для ориентировочных оценок используются экспериментальные соотношения для определения критичной массы , при которой наступает сквозное разрушение преграды толщиной d₀:

                                         (8.25)

где – диаметр и плотность метеорной частицы в одной системе единиц;  – скорость метеорной частицы, км/с;  – плотность материала корпуса,г/см³;  – временная прочность, ГПа;  – угол между вектором скорости и плоскостью преграды.

При известной толщине преграды d₀ и по априорно заданным значениям  и  по формуле (8.25) находится значение диаметра метеорного тела (частицы)  и его критичная масса :

                                              = .                                                (8.26)

Защита КА от воздействия метеорных частиц состоит в применении пассивных (конструктивных) методов защиты [9]:

- уменьшении поверхностей КА, уязвимых к метеорному воздействию;

- увеличении толщины стенки;

- применении защитных противометеорных экранов и крышек над отдельными агрегатами, приборами и уязвимыми поверхностями КА.

Первые два метода защиты реализуются в процессе проектирования КА. Применение защитных противометеорных экранов позволяет уменьшить толщину силовой стенки и общую массу конструкции. Пробивая экран, метеорное тело в результате развивающихся в нем волновых процессов разрушается и ударяет по силовой стенке, расположенной за экраном, распределяясь по большой площади. Этот эффект вместе с потерей импульса метеорного тела на пробивание и определяет защитное действие экрана. Противометеорными экранами могут также служить теплоизоляция, излучательные радиаторы, элементы конструкции и т. п.

Приведем расчетные значения параметров поражения корпуса из алюминия толщиной 0,1, 1 и 2 мм при следующих исходных данных: = 0,32 ГПа,  = 2,7 г/см³, = 20 км/с:

Полученные значения позволяют сделать вывод о том, что толщина защиты из алюмини я больше 1 мм с высокой вероятностью гарантирует непробиваемость корпуса гермоконтейнера КА.

_______________________________________________