G. Schäfer, D. Haas, T. Hoerth, F. Schäfer

Derzeit sind mehr als 8000 erdnahe Objekte in unserem Sonnensystem bekannt, die potenziell auf der Erde einschlagen und grose Schaden verursachen konnen. Eine drohende Kollision kann moglicherweise durch einen kinetischen Impaktor, d. h. den Einschlag einer Masse bei hoher Geschwindigkeit, abgewehrt werden. Dieses Szenario wird in dieser Arbeit anhand grundlegender Laborexperimente untersucht. Beim Einschlag eines Impaktors findet ein Impulstransfer statt, der eine signifikante Bahnanderung des Himmelskorpers bewirken soll. Die Grose des Impulstransfers ist von mehreren Einflussfaktoren abhangig, welche es genauer zu beschreiben und zu betrachten gilt. Am Fraunhofer EMI werden mithilfe von zweistufigen Leichtgasbeschleunigern Aluminiumprojektile in Modellversuchen auf Materialien, die eine asteroidenahnliche Charakteristik aufweisen, beschleunigt. In dieser Arbeit werden die experimentellen Methoden zur Untersuchung von Impulstransfermessungen im Hypervelocitybereich mithilfe eines ballistischen Pendels vorgestellt. Ein weiteres Augenmerk liegt auf anlagenspezifischen Besonderheiten, welche die Impulstransfermessungen storen. Hierzu werden Losungsansatze, wie z.B. ein Schnellschlussventil zur Blastreduktion, vorgestellt. Weiter erfolgt eine exemplarische Ermittlung des Impulsubertrags und des damit verbundenen Impulserhohungsfaktors [Beta] anhand verschiedener Zielkorpermaterialien. Diese Materialien sind Sandstein, Quarzit, Kalkstein und Porenbeton, welche unterschiedliche Materialcharakteristiken (z.B. Dichte und Porositat) aufweisen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Materialeigenschaften der Zielkorper einen signifikanten Einfluss auf den Impulserhohungsfaktor haben. So wurde beispielsweise beim hochporosen Porenbeton der kleinste- und beim nichtporosen Quarzit der groste Wert fur den Impulserhohungsfaktor [Beta] gemessen ([Beta] = 1,77 im Vergleich zu [Beta] = 4,35).

Currently, more than 8,000 near-Earth objects are known in our solar system that could potentially impact Earth and cause significant damage. An impending collision might be averted by a kinetic impactor, i.e., the impact of a mass at high speed. This scenario is investigated in this work using fundamental laboratory experiments. Upon impact, a momentum transfer occurs, which should cause a significant change in the celestial body's trajectory. The magnitude of the momentum transfer depends on several influencing factors, which need to be described and examined in more detail. At Fraunhofer EMI, aluminum projectiles are accelerated in model experiments onto materials exhibiting asteroid-like characteristics using two-stage light gas accelerators. This work presents the experimental methods for investigating momentum transfer measurements in the hypervelocity range using a ballistic pendulum. A further focus is placed on facility-specific characteristics that interfere with the momentum transfer measurements. This paper presents solutions such as a quick-closing valve for blast reduction. Furthermore, the momentum transfer and the associated momentum enhancement factor [ß] are determined using various target materials. These materials are sandstone, quartzite, limestone, and aerated concrete, which exhibit different material characteristics (e.g., density and porosity). The results show that the material properties of the target materials have a significant influence on the momentum enhancement factor. For example, the lowest value for the momentum enhancement factor [ß] was measured for highly porous aerated concrete, while the highest value was measured for non-porous quartzite ([ß] = 1.77 compared to [ß] = 4.35).

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2013, Stuttgart

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2014

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 7 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201402148238

Asteriodenabwehr, Impulstransfer

Download - Bitte beachten Sie die Nutzungsbedingungen dieses Dokuments: Copyright protected  

14.02.2014