MIT studuje nárazy mikroprojektilů při 100 milionech snímků za sekundu

Dopady malinkých kousků materiálu ve vysoké rychlosti si zaslouží větší pozornost, alespoň dle studie prováděné na MIT. Tu můžeme spojit třeba s dopady mikrometeoritů a vesmírného smetí, které ohrožuje satelity i samotnou ISS na oběžné dráze, ovšem to zdaleka není vše. Jde i o vývoj nových nátěrů a vrstev pro ochranu materiálů v průmyslu nebo také o vývoj materiálů a technologií určených k řezání. Sledování průběhu dopadů miniaturních projektilů o velikosti cca 10 mikrometrů však není nic snadného, zvláště když jde o rychlost dopadu kolem 1 kilometru za sekundu.

 

trychtýř materiálu vzniklý zasažením kovu částečkou cínu

 

Na MIT se použily konkrétně malé částečky cínu urychlované pomocí laserů a není divu, že ty se po dopadu na cílový povrch v podstatě vypařily společně s částí zasaženého materiálu a vedle toho byl také nějaký materiál vymrštěn pryč. Laserový systém zajistil, že projektily dopadaly přesně na čas, což je velice důležité, pokud máme něco správně (opět laserem) osvítit a natáčet při až 100 milionech snímků za sekundu. 

 

A právě možnost natáčení takové události měli vědci vůbec poprvé, a tak se mohli podívat na její průběh namísto toho, aby mohli jen sledovat následky. Mohl tak být přesně určen i moment, kdy se cín začíná tavit a vypařovat, což má hrát důležitou roli v tom, jakým způsobem bude ovlivněn zasažený materiál. 

 

 

Na základě pozorování byl také vytvořen počítačový model, který simuluje, jak se budou různé mikroprojektily chovat při zasažení různých materiálů. Mohou se odrazit, ulpět na povrchu nebo z něj naopak část uždibnout a zanechat po sobě malinkatý kráter, jaký vidíme na druhé fotografii, který materiál oslabí a naruší. 

 

Ideálním výsledkem celé studie mohou být nové materiály nebo nové ochranné vrstvy, které budou více odolné vůči erozi působením dopadů mikroprojektilů. To se může týkat jak vesmírných sond a stanic, tak třeba i potrubí v nichž společně s plynem či ropou vysokou rychlostí putují také pevné částečky. K tomu ale bude zapotřebí další zkoumání, protože dosud se v MIT zaměřili jen na čisté kovy, čili ne slitiny a vedle toho výzkumníky čeká také sledování dopadů z různých úhlů, nejen "čelní srážky". 

 

Animaci dopadu v animovaném .gif najdete na stránkách MIT.

 

Zdroj: mit.edu