Dwie nieistniejące satelity prawie zderzyły się 29 stycznia, a ich bliski kontakt (obiekty tęskniły za sobą o około 154 stopy lub 47 metrów) ponownie zwrócił uwagę na rosnący problem daleko nad Ziemią: chmurę śmieci kosmicznych.
Według NASA miliony obiektów tworzą ten orbitujący złomowisko, gdzie pędzące fragmenty mogą osiągnąć prędkość prawie 18 000 mil na godzinę (19 000 km / h), około siedem razy większą niż prędkość kuli. Około 500 000 kawałków gruzu ma rozmiar co najmniej marmuru, a około 20 000 obiektów ma rozmiar softballa lub większy, jak podała NASA w 2013 roku.
Do bałaganu dodaje się rozprzestrzenianie miniaturowych satelitów zwanych cubesatami. Te 4-calowe (10 centymetrów) kostki ważą zaledwie 3 funty. (1,4 kilograma) i koszty uruchomienia zaczynają się od 40 000 USD; zgodnie z danymi Los Alamos National Laboratory firmy prywatne zlecają je tysiącom w celu gromadzenia danych i świadczenia usług internetowych i radiowych.
Przy takim zatłoczeniu przestrzeni kosmicznej inżynierowie lotnictwa ścigają się, aby opracować technologie i systemy, które mogą zapobiegać awariom w celu ochrony pracujących satelitów, przyszłych misji kosmicznych oraz ludzi i mienia na ziemi - powiedział Live Science ekspertom Los Alamos.
Około 5000 satelitów przenosi ładunki na orbitę wokół naszej planety, ale tylko około 2000 jest aktywnych i komunikuje się z Ziemią, powiedział David Palmer, naukowiec kosmiczny z Los Alamos.
„Obecnie, gdy coś jest uruchamiane - a start może uwolnić 100 lub więcej satelitów - operatorzy i osoby zajmujące się nadzorem kosmicznym muszą śledzić każdy element sprzętu kosmicznego wypuszczanego przez rakietę i indywidualnie określać, który to kawałek” - powiedział Nauka na żywo
Palmer jest głównym badaczem projektu opracowującego rodzaj elektronicznej tablicy rejestracyjnej satelitów. Umożliwi to orbiterom nadawanie ich właścicieli i pozycji tak długo, jak będą w kosmosie, nawet po tym, jak satelita przestanie działać.
Samozasilające i pulsujące laserowo
Tak zwana tablica rejestracyjna ma rozmiar płytki Scrabble, wystarczająco małej, aby przenosić ją nawet małe kostki. Nazwany identyfikatorem optycznym o bardzo niskim poziomie zasobów lub ELROI, tworzy unikalny kod identyfikacyjny - numer licencji satelitarnej - z laserem, który miga 1000 razy na sekundę. Wzory tworzone przez mrugnięcia przekładają się na kody seryjne, które można odczytać za pomocą teleskopów na ziemi, identyfikując właściciela satelity i współrzędne.
Ponieważ ELROI jest zasilany przez własne ogniwo słoneczne, może „rozmawiać” z Ziemią po zakończeniu życia satelity. A ponieważ ELROI jest mały i lekki i nie wymaga zewnętrznego zasilania, można go łatwo podłączyć do elementów sprzętu kosmicznego, które nie mają nadajników radiowych, takich jak rakiety, które wystrzeliwują satelity w przestrzeń kosmiczną i wyrzucają śmieci.
Zapewniając śledzone dane dla poszczególnych obiektów w stale rosnącej chmurze kosmicznych śmieci, ELROI może odegrać kluczową rolę w zapobieganiu kolizjom. Palmer powiedział, że może nawet monitorować transmisje radiowe w działających satelitach i ostrzegać operatorów, gdy komunikacja zostanie zakłócona.
„Oprócz funkcji identyfikacyjnej może być również wykorzystywany jako funkcja diagnostyczna niskiej przepustowości. Pomoże to również zmniejszyć liczbę uszkodzonych satelitów w przestrzeni kosmicznej” - dodał. „Technologia tablic rejestracyjnych jest tylko częścią rozwiązania - ale jest ważną częścią”.
Rakietowa nauka
Gdy rakiety wystrzeliwują satelity na orbitę, zwykle spalają całe swoje paliwo naraz. Jednak napełnianie rakiet rodzajem paliwa, które może być wielokrotnie zapalane, może dać operatorom naziemnym jeszcze jedną opcję zabezpieczenia satelitów przed katastrofami kosmicznymi, inżynier ds. Badań Los Alamos, Nick Dallmann, powiedział Live Science.
„To, nad czym pracowaliśmy tutaj w Los Alamos, to zbudowanie solidnej rakiety, w której można ją uruchomić, zatrzymać i ponownie uruchomić” - powiedział Dallmann, lider projektu opracowujący tę nowatorską metodę. Wyjaśnił, że możliwość ponownego zapłonu paliwa rakiety nawet po osiągnięciu orbity przez satelitę może umożliwić sprzętowi kosmicznemu zmianę kursu w celu uniknięcia potencjalnej kolizji.
„Dorastaliśmy w koncepcji, w której nasza rakieta jest ładunkiem zintegrowanym z satelitą” - powiedział Dallmann. „Potencjalnie, wiele lat po tym, jak satelita oddzielił się od górnego etapu pojazdu nośnego, nasz ładunek może zostać wezwany do wykonania awaryjnego manewru unikania odpadów orbitalnych.”
Od lat 60. XX wieku naukowcy wiedzą, że szybkie rozpakowanie komory spalania w rakiecie na paliwo stałe może ugasić oparzenie po zapłonie. Dla Dallmanna i jego współpracowników wyzwaniem było stworzenie układu zapłonowego wielokrotnego użytku w połączeniu z mechanizmem szybkiego dekompresji komory paliwowej.
Kolejnym wyzwaniem było ponowne zapalenie paliwa, ponieważ zapalniki są zwykle niszczone przez pierwsze spalenie. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy postanowili nie używać konwencjonalnego zapalnika pirotechnicznego. Zamiast tego eksperymentowali z rozdzielaniem wody na wodór i tlen w komorze spalania, a następnie zapalili je za pomocą elektrody w celu wytworzenia iskry. Następnie naukowcy zgasili oparzenie poprzez dekompresję.
„Udało nam się to rozwinąć do tego stopnia, że możemy wykonać wiele wypaleń sekwencyjnie w małej rakiecie” - powiedział Dallmann. Kolejne kroki obejmą testy na orbicie, „gdzie wykonalibyśmy wiele wypaleń na pokładzie sześcianu” - powiedział Dallmann.
