Na twojej ulicy śmiecenie jest irytujące. Ale w kosmosie może być zabójczy. Kawałki śmieci z poprzednich misji, martwych satelitów i starych wzmacniaczy rakietowych wynoszą obecnie około 30 000 ton śmieci na orbicie, od utraconych orzechów i śrub po całe nieczynne satelity. Jest to problem dla astronautów i pracujących statków kosmicznych, ponieważ nawet kawałek materiału wielkości BB poruszający się z prędkością orbitalną może zadać cios. Według NASA małe kawałki gruzu mogą poruszać się z prędkością 17 500 mil na godzinę - prawie osiem razy szybciej niż pocisk wystrzelony z karabinu wojskowego.
powiązana zawartość
- Nie, chiński Tiangong-1 nie będzie „rozlewał stopionego metalu na ziemię”
- Żywe komórki uzbrojone w małe lasery mogą pomóc w zwalczaniu chorób
- Ten statek kosmiczny Pac-Man pożre satelitę
- Japonia planuje podróż na Księżyc do 2018 roku
- Marynarka wojenna chce pokonać kosmiczne śmieci, uwalniając więcej kosmicznych śmieci
Propozycje pozbycia się śmieci kosmicznych obejmują sieci w kosmosie i żagle słoneczne. Problem z tymi koncepcjami polega na potrzebie dopasowania orbit do gruzu - manewrowanie w tym celu wymaga dużej ilości paliwa lub, w przypadku żagli słonecznych, wielu piruetów w kosmosie. Dlatego niektórzy naukowcy i inżynierowie proponują coś prostszego: zestrzel to.
W tym tygodniu zespół kierowany przez Toshikazu Ebisuzakiego z japońskiego instytutu badawczego RIKEN zaproponował zastosowanie kosmicznego lasera ultrafioletowego skierowanego za pomocą teleskopu. Aby zademonstrować tę koncepcję, chcą wypuścić laser światłowodowy na Międzynarodową Stację Kosmiczną i sparować go z budżetowanym i zatwierdzonym teleskopem, Obserwatorium Kosmiczne Ekstremalnego Wszechświata (EUSO), który ma zostać zamontowany na ISS i zaplanowany na uruchomienie w 2017 roku.
„Chcemy wykorzystać ISS jako platformę i łóżko testowe” - mówi Ebisuzaki, którego zespół opisał swój pomysł w zeszłym miesiącu w Acta Astronautica . EUSO został pierwotnie zaprojektowany jako detektor promieniowania kosmicznego. Kiedy promienie wysokoenergetyczne uderzają w ziemską atmosferę, wytwarzają blask UV, a teleskop jest w stanie wychwycić takie wybuchy. Zespół Ebisuzaki uważa, że może to być rodzaj podwójnego obowiązku, ponieważ instrument ma szerokie pole widzenia.
Plan polega na tym, aby teleskop szukał gruzu, gdy ISS znajduje się po nocnej stronie Ziemi, ale nadal jest w stanie patrzeć ponad horyzontem na rzeczy oświetlone przez słońce. Dzieje się tak przez około 5 minut każdej 90-minutowej orbity. Gdy teleskop coś zobaczy, można wystrzelić stosunkowo słaby impuls laserowy, aby oświetlić obiekt. Wiązka odbijałaby się od niego i pozwoliłaby systemowi lepiej odczytać, jak daleko jest i jak szybko się porusza - w zasadzie wersja radaru w wersji UV.
W tym momencie laser światłowodowy mógł emitować więcej impulsów, tym razem z większą mocą i mocniejszą wiązką. Każdy impuls trwałby tylko około jednej dziesiątej nanosekundy, ale tysiące zostałyby wystrzelone. Laser nie rozpadłby szczątków wprost, lecz zamiast tego odparowałby jego niewielką część. Para zachowuje się wtedy jak małe poparzenie pędem, spowalniając elementy na tyle, aby wpadły do atmosfery i spłonęły.
Nawet jeśli laser na pokładzie ISS udowodni swój potencjał, zespół nie będzie zarozumiały. Kolejnym krokiem byłoby wystrzelenie małego niezależnego satelity o podobnej konfiguracji w celu dalszego przetestowania koncepcji. To „mini-EUSO”, jak to nazywa Ebisuzaki, krążyłoby na tej samej przybliżonej wysokości co ISS i służyłoby jako demonstracja bardziej „rzeczywista”. Jeśli ten etap się powiedzie, zespół w końcu wyśle pełnowymiarowego satelitę do usuwania gruzu, który wzniesie się ponad ISS do około 500 mil, tuż powyżej miejsca, w którym gęstość gruzu ma tendencję szczytową.
Jednak niektórzy naukowcy wyrazili sceptycyzm co do szczegółów planu Ebisuzaki. Claude Phipps, partner zarządzający Photonics Associates, firmy z Santa Fe, która bada napęd laserowy, zaproponował podobny system o nazwie L'ADROIT w 2014 roku. Propozycja Phipps obejmuje teleskop światła widzialnego, który poruszałby się po orbicie polarnej (prostopadłej do równika ), ponieważ tam zwykle znajduje się większość śmieci.
Phipps twierdzi, że niektóre problemy z planem EUSO dotyczą fizyki miejsca, w którym krąży ISS, co ograniczy skuteczność projektu. ISS znajduje się poniżej wielu problematycznych szczątków, a teleskop jest skierowany w stronę Ziemi, więc łapanie celów pod odpowiednim kątem będzie trudne. Ponadto wypychanie z waporyzacji może być w niewłaściwym kierunku, aby skutecznie usunąć orbitę kosmicznego śmieci - wiązka nie zawsze uderzy go wprost, a to jest to, co chcesz wysłać kawałki do atmosfery.
Kolejną kwestią jest to, jak dobrze lasery światłowodowe mogłyby działać poza laboratorium. Takie lasery są wykonane z wielu połączonych ze sobą włókien, a przepływające przez nie światło będzie musiało być precyzyjnie ustalone. „Jeśli powiesz, dziesięć włókien lub dziesięć tysięcy w jakiejś okrągłej matrycy, czoła fal muszą wyjść w tym samym momencie” - mówi Phipps. To wymaga dużo dostrajania. Pomysł Phipps polega na zastosowaniu bardziej konwencjonalnego lasera jednowiązkowego, chociaż Ebisuzaki twierdzi, że system światłowodowy pozwala na lepsze odprowadzanie ciepła.
Mimo to dużą częścią pomysłu Ebisuzaki jest podejście etapowe, które pozwala im pokazać, co działa, gdy się skaluje, mówi Phipps. „[Ebisuzaki] ma również całkiem sprytną konstrukcję teleskopu”, dodaje.
Usuwanie śmieci kosmicznych za pomocą takich systemów cieszy się większym zainteresowaniem - Phipps idzie na spotkanie ekspertów we Francji w przyszłym tygodniu, aby omówić ten właśnie temat. Oprócz zmniejszenia niebezpieczeństwa dla astronautów, wydobycie starych satelitów z cennych nieruchomości orbitalnych byłoby dobrodziejstwem ekonomicznym, ponieważ przeszkadzają w tym niefunkcjonalne kadłuby. Niebezpieczeństwo, że satelita na niskiej Ziemi, taki jak w systemie GPS, zostanie rozbity przez zbłąkany kawałek metalu lub nawet innego satelity, jest bardzo realne. Stało się to raz w 2009 r., Kiedy zderzył się satelita komunikacyjny Iridium i starsza rosyjska sonda, rozprzestrzeniając jeszcze więcej szczątków daleko i szeroko.
W obliczu narastających pomysłów i propozycji Phipps ma nadzieję, że agencje kosmiczne zaczną poruszać się szybciej i wdrożyć plan, zanim śmieci kosmiczne staną się śmiertelnie niebezpieczne. „Obawiam się, że zajmie to śmierć”, mówi Phipps. „Ale mam nadzieję, że nie.”
