ホイップルシールド

フレッド・ホイップルが発明したホイップルシールドまたはホイップルバンパー^[1]は、有人および無人の宇宙船を、一般に毎秒3～18キロメートル（1.9～11.2マイル/秒）の速度の微小隕石や軌道上のデブリとの超高速衝突から保護するための空間装甲シールドの一種である。NASAによると、ホイップルシールドは最大1センチメートルのデブリとの衝突に耐えられるよう設計されている。^[2]

シールド

初期の宇宙船のモノリシックシールドとは対照的に、ホイップルシールドは、宇宙船の主壁から少し離れた比較的薄い外側のバンパーで構成されています。バンパーは、入ってくる粒子を止めたり、そのエネルギーの多くを除去したりするのではなく、粒子を分解して分散させ、元の粒子エネルギーをバンパーと壁の間に広がる多くの破片に分割します。元の粒子エネルギーは、より広い壁面積にわたってより薄く分散されるため、より耐えられる可能性が高くなります。ホイップルシールドは、固体シールドと比較して宇宙船の総質量を軽減しますが (宇宙飛行では常に望ましい)、追加の密閉容積のために、より大きなペイロードフェアリングが必要になる場合があります。

シンプルなホイップルシールドにはいくつかのバリエーションがある。スターダスト宇宙船で使用されているようなマルチショックシールド^[3]^[4]は、間隔を空けて配置された複数のバンパーを使用して、宇宙船を保護するシールドの能力を高めている。シールドの硬い層の間に詰め物があるホイップルシールドは、スタッフドホイップルシールドと呼ばれる。^[5]^{[6]これらのシールドの詰め物は通常、}ケブラーやネクステルのアルミナ繊維などの高強度材料である。^{[7]シールドの種類、材料、厚さ、層間の距離は、質量が最小で貫通の可能性も最小化するシールドを生成するために変化している。}国際宇宙ステーションだけでも100を超えるシールド構成があり^[8] 、重要な領域とリスクの高い領域ではより優れた遮蔽が施されている。

参照

参考文献

^ ホイップル、フレッド L. (1947)、「隕石と宇宙旅行」、天文学ジャーナル、52 :131、Bibcode :1947AJ.....52Q.131W、doi : 10.1086/106009。
^ 「スターダストホイップルシールド」.
^ Cour-Palais, Burton G.; Crews, Jeanne L. (1990)、「宇宙船シールドのためのマルチショックコンセプト」、International Journal of Impact Engineering、10 (1–4): 135–146、Bibcode :1990IJIE...10..135C、doi :10.1016/0734-743X(90)90054-Y。
^ US 5067388、Crews、Jeanne L. および Cour-Palais、Burton G.、「Hypervelocity Impact Shield」、1991 年 11 月 26 日発行。
^ Christiansen, Eric L.; Crews, Jeanne L.; Williamsen, Joel E.; Robinson, Jennifer H.; Nolen, Angela M. (1995)、「強化された隕石および軌道上のデブリの遮蔽」、International Journal of Impact Engineering、17 (1–3): 217–228、Bibcode :1995IJIE...17..217C、doi :10.1016/0734-743X(95)99848-L。
^ US 5610363、Crews, Jeanne L.、Christiansen, Eric L.、Robinson, Jennifer H.他、「Enhanced Whipple Shield」、1997年3月11日発行。
^ 3M Nextel セラミックファブリックが宇宙時代の保護を提供(PDF)、3M社、2011 年9 月 4 日取得。
^ Christiansen, Eric L. (2003)、Meteoroid/Debris Shielding (PDF) 、ワシントン DC: National Aeronautics and Space Administration、p. 13、TP−2003-210788、2013-02-25のオリジナル(技術レポート)からアーカイブ。

外部リンク

NASAによる宇宙船のシールドの簡単な説明
BG クール・パレのアポロ隕石保護プログラムの回想
スカイラブの隕石シールドの設計と開発
ESA ジョットダストシールド
JL クルーによるマルチショックシールドの発明に関する記述、21～29 ページ
デスティニー研究所のウィップルシールドにネクステル/ケブラーのブランケットを取り付ける
ESA における ATV および Columbus 向け流星体/デブリ保護システムの開発
JAXA、きぼうデブリシールドの超高速衝突試験を実施

[Whipple47-1] ホイップル、フレッド L. (1947)、「隕石と宇宙旅行」、天文学ジャーナル、52 :131、Bibcode :1947AJ.....52Q.131W、doi : 10.1086/106009。

[2] 「スターダストホイップルシールド」.

[C-P89-3] Cour-Palais, Burton G.; Crews, Jeanne L. (1990)、「宇宙船シールドのためのマルチショックコンセプト」、International Journal of Impact Engineering、10 (1–4): 135–146、Bibcode :1990IJIE...10..135C、doi :10.1016/0734-743X(90)90054-Y。

[Crews91-4] US 5067388、Crews、Jeanne L. および Cour-Palais、Burton G.、「Hypervelocity Impact Shield」、1991 年 11 月 26 日発行。

[Christiansen95-5] Christiansen, Eric L.; Crews, Jeanne L.; Williamsen, Joel E.; Robinson, Jennifer H.; Nolen, Angela M. (1995)、「強化された隕石および軌道上のデブリの遮蔽」、International Journal of Impact Engineering、17 (1–3): 217–228、Bibcode :1995IJIE...17..217C、doi :10.1016/0734-743X(95)99848-L。

[Crews97-6] US 5610363、Crews, Jeanne L.、Christiansen, Eric L.、Robinson, Jennifer H.他、「Enhanced Whipple Shield」、1997年3月11日発行。

[3M-7] 3M Nextel セラミックファブリックが宇宙時代の保護を提供(PDF)、3M社、2011 年9 月 4 日取得。

[Christiansen03-8] Christiansen, Eric L. (2003)、Meteoroid/Debris Shielding (PDF) 、ワシントン DC: National Aeronautics and Space Administration、p. 13、TP−2003-210788、2013-02-25のオリジナル(技術レポート)からアーカイブ。