Akoustische stof detecteert micrometeoroïeten en verzamelt ruimtestof

Onderzoekers hebben een akoestische stof ontwikkeld zo gevoelig voor trillingen dat het impacten kan detecteren van microscopische hoge-snelheid ruimtedeeltjes. Een terreine toepassing van deze stoffen kan zijn voor explosiedetectie en in de toekomst, om te fungeren als gevoelige microfoons voor directionele schotdetectie.

Het stofsysteem bevat thermisch getrokken trillingsgevoelige vezels die in staat zijn mechanische trillingsenergie om te zetten in elektrische energie. Wanneer micrometeoroïeten of ruimtedebris de stof raken, trilt de stof en genereert de akoestische vezel een elektrisch signaal.

De akoestische vezel was gericht op het bouwen van next-generation vezels en stoffen voor soldatenuniformen en strijduitrusting die een verscheidenheid aan fysiologische parameters kunnen detecteren zoals hartslag en ademhaling alsook externe geluiden zoals schoten en explosies. Traditionele telescopen gebruiken licht om te leren over ver objecten; deze stof gebruikt ruimtestofanalyse om over de ruimte te leren.

De Laser-induced Particle Impact Test array — die lasers gebruikt om kleine deeltjes te versnellen tot supersonische of zelfs hypersonische snelheden en onderzoekers in staat stelt hun impact op doelmaterialen te imageren en analyseren — werd gebruikt om te demonstreren dat het stofsysteem de impuls van kleine deeltjes die met honderden meters per seconde reizen, accurate kan meten.

Wetenschappers testen nu de gevoeligheid van de akoestische stof voor impacten van micropartikels met vergelijkbare kinematica als bepaalde typen hoge-snelheid ruimtestof. Gelijktijdig baselinen onderzoekers de veerkracht van de vezelsensor tegen de harde omgeving van lage aardbaan op het Internationale Ruimtestation.

Voor deze initiële lancering stuurde het onderzoeksteam een 10 × 10-cm monster van de stof naar het Internationale Ruimtestation waar het op een buitenwand geïnstalleerd werd, blootgesteld aan de rigoreuze omstandigheden van de ruimte. Het stofmonster blijft een jaar op het baanlaboratorium om te bepalen hoe goed deze materialen de harde omstandigheden van lage aardbaan overleven.

Het witte oppervlak van het Internationale Ruimtestation is eigenlijk een beschermend stofmateriaal genaamd Beta cloth, een Teflon-geïmpregneerde glasvezel ontworpen om ruimtevaartuigen en ruimtepakken te schermen van de strengheid van de elementen meer dan 400 km boven de aardse oppervlakte.

Het onderzoeksteam gelooft dat de akoestische stof kan leiden tot grootoppervlakte stoffen die de impuls op ruimtevaartuigen van micrometeoroïeten en ruimtedebris die met kilometers per seconde reizen, nauwkeurig meten. De slimme stoffen kunnen ook helpen astronauten een tastzin te geven door hun geperzichte pakken door sensorische data van de buitenkant van het pak te leveren en die data te mappen naar haptische actuatoren op de huid van de drager.

Wanneer de monsters terugkeren naar de aarde voor post-vluchtanalyse, zullen de onderzoekers eventuele erosie van atoomzuur, verkleuring van ultravioletstraling, en veranderingen in vezelsensorprestaties na een jaar thermisch cyclen meten.