О температурах аэродинамического нагрева сферических микрочастиц, моделирующих микробиологические объекты, входящие в атмосферу Земли с космическими скоростями

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Разработана математическая модель, описывающая движение в околоземном космическом пространстве (ОКП) и аэродинамический нагрев при входе в атмосферу сферических микрочастиц из углерода (графита) радиусами от 0.5 до 3 мкм, моделирующих споры земных бактерий, а также споры гипотетических бактерий внеземного происхождения. Модель основана на совместном численном решении уравнений движения в ОКП указанного модельного микробиологического объекта (МБО) и уравнения теплового баланса, описывающего изменение внутренней энергии МБО. Полученные расчетные данные показывают, что максимальные температуры аэродинамического нагрева спор земных бактерий, отделяющихся от поверхностей крупных низкоорбитальных объектов искусственного происхождения, оказываются существенно меньшими предельной температуры выживания спор земных бактерий при импульсном нагреве. Кроме того, результаты численных экспериментов дают основания для предположения, что споры гипотетических внеземных бактерий размером не более 1 мкм способны выдерживать аэродинамический нагрев при входе в атмосферу Земли со скоростями большими, чем вторая и третья космическая скорость.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Е. К. Колесников

Санкт-Петербургский государственный университет

Author for correspondence.
Email: e.kolesnikov@spbu.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

С. В. Чернов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: e.kolesnikov@spbu.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

References

  1. Колесников Е. К., Чернов С. В. О времени существования микрочастиц на низких круговых околоземных орбитах // Косм. исслед. 1997. Т. 35. № 2. С. 221–222.
  2. Цыганков О. С., Гребенникова Т. В., Дешевая Е. А. и др. Исследования мелкодисперсной среды на внешней поверхности международной космической станции в эксперименте “Тест”: обнаружены жизнеспособные микробиологические объекты // Косм. техника и технологии. 2015. № 1(8). С. 32–41.
  3. Баранов В. М., Поликарпов Н. А., Свистунова Ю. В. и др. Основные результаты эксперимента “Биориск” на Международной космической станции // Авиакосм. и эколог. медицина. 2006. Т. 40. № 3. С. 3–9.
  4. Hoyle F., Wickramasinghe N. C., Al-Mufti S. The Viability with Respect to Temperature of Micro-Organisms Incident on The Earth’s Atmosphere // Astrophysics and Space Science. 1999. V. 268. P. 45–50. https://doi.org/10.1023/A:1002484300533.
  5. Колесников Е. К. Динамические модели процессов распространения потоков заряженных частиц в космической плазме: дис. … д-ра физ.-мат. наук. СПб., 1998. 481 с.
  6. Burns J. A., Philippe L. L., Soter S. Radiation Forces on Small Particles in the Solar System // Icarus. 1979. V. 40. P. 1–48.
  7. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986.
  8. Бронштэн B. A. Физика метеорных явлений. M.: Наука. 1981.
  9. Picone J. M., Hedin A. E., Drob D. P. et al. NRLMSISE-00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues // J. Geophysical Research. 2002. V. 107. No. A12. P. SIA 15–1–SIA 15–16.
  10. Бабичев А. П., Бабушкина Н. А., Братковский А. М. и др. Физические величины: справ. / под. ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат. 1991.
  11. Мартыненко Ю.В., Огнев Л. И. Тепловое излучение наночастиц // Журн. техн. физики. 2005. Т. 75. Вып. 11. С. 130–132.
  12. Свойства элементов: в 2-х ч. Ч. 1. Физические свойства: справ. 2-е изд. М.: Металлургия, 1976.
  13. Колесников Е. К., Чернов С. В. Времена жизни техногенных микрочастиц, инжектируемых в околоземное космическое пространство на геостационарной орбите // Косм. исслед. 2022. Т. 60. № 4. С. 307–314. doi: 10.31857/S0023420622040057
  14. Klumov В. А., Popel S. I., Bingham R. Dust particle charging and formation of dust structures in the upper atmosphere // Pis’ma v ZhETF. 2000. V. 72. Iss. 7. P. 524–529.
  15. Клумов Б. А., Морфилл Г. Е., Попель С. И. Формирование структур в запыленной ионосфере // Журн. эксперим. и теорет. физики. 2005. Т. 127. Вып. 1. С. 171–185.
  16. Gadsden M., Schroder W. Noctilucent clouds. Springer-Verlag. Berlin. 1989.
  17. Базикян Э.А., Волчкова Л. В., Лукина Г. И. и др. Особенности дезинфекции и стерилизации в стоматологии: учеб. пособие. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2016.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Time course of the MBO temperature of different radii for the value of the longitude of the separation point λ = 0° at a velocity of 7.67 km/s: curve 1 - 0.5 μm; 2 - 1 μm; 3 - 2 μm; 4 - 3 μm

Download (83KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Time course of the temperature of MBOs of different radii for the value of the longitude of the separation point λ = 310° at a velocity of 7.67 km/s: 1-0.5 μm; 2-1 μm; 3-2 μm; 4-3 μm

Download (81KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Time course of the MBO temperature of different radii for the value of the longitude of the separation point λ = 0°C at a velocity of 11.20 km/s: curve 1 - 0.5 μm; 2 - 1 μm; 3 - 2 μm; 4 - 3 μm

Download (86KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Time course of the MBO temperature of different radii for the value of longitude of the separation point λ = 173°C at a velocity of 11.20 km/s: curve 1 - 0.5 μm; 2 - 1 μm; 3 - 2 μm; 4 - 3 μm

Download (83KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Time course of the MBO temperature of different radii for the value of the longitude of the separation point λ = 0° at a velocity of 16.65 km/s: curve 1 - 0.5 μm; 2 - 1 μm; 3 - 2 μm; 4 - 3 μm

Download (92KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Time course of the MBO temperature of different radii for the value of the longitude of the separation point λ = 173° at a velocity of 16.65 km/s: curve 1 - 0.5 μm; 2 - 1 μm; 3 - 2 μm; 4 - 3 μm

Download (88KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences