Începând cu anii 1960, NASA și alte agenții spațiale trimit tot mai multe lucruri pe orbită. Între etapele petrecute ale rachetelor, boosterelor cheltuite și sateliții care de atunci au devenit inactivi, nu au lipsit obiecte artificiale care plutesc acolo. De-a lungul timpului, aceasta a creat problema semnificativă (și în creștere) a resturilor spațiale, care reprezintă o amenințare serioasă pentru Stația Spațială Internațională (ISS), sateliții activi și navele spațiale.
În timp ce bucățile mai mari de resturi - variind de la 5 cm (2 inci) la 1 metru (1,09 metri) în diametru - sunt monitorizate în mod regulat de NASA și alte agenții spațiale, piesele mai mici sunt nedetectabile. Combinat cu cât de obișnuite sunt aceste mici bucăți de resturi, acest lucru face ca obiectele care măsoară aproximativ 1 milimetru să fie o amenințare serioasă. Pentru a rezolva acest lucru, ISS se bazează pe un nou instrument cunoscut sub numele de Space Debris Sensor (SDS).
Acest senzor de impact calibrat, care este montat pe exteriorul stației, monitorizează impacturile cauzate de resturile spațiale la scară mică. Senzorul a fost încorporat în ISS în septembrie, unde va monitoriza impactul în următorii doi-trei ani. Aceste informații vor fi utilizate pentru a măsura și caracteriza mediul orbitar de resturi și pentru a ajuta agențiile spațiale să dezvolte contra-măsuri suplimentare.
Măsurând aproximativ 1 metru pătrat (~ 10,76 ft²), SDS este montat pe un site extern de sarcină utilă, care se confruntă cu vectorul de viteză al ISS. Senzorul este format dintr-un strat frontal subțire de Kapton - o peliculă polimidică care rămâne stabilă la temperaturi extreme - urmată de un al doilea strat situat la 15 cm (5,9 inci) în spatele acestuia. Acest al doilea strat Kapton este echipat cu senzori acustici și o grilă de fire rezistive, urmată de un fundal încorporat cu senzor.
Această configurație permite senzorului să măsoare dimensiunea, viteza, direcția, timpul și energia oricăror resturi mici cu care vine în contact. În timp ce senzorii acustici măsoară timpul și locația unui impact penetrant, grila măsoară schimbările de rezistență pentru a oferi estimări de mărime ale elementului de impact. Senzorii din spate măsoară, de asemenea, orificiul creat de un dispozitiv de impact, care este utilizat pentru a determina viteza impactului.
Aceste date sunt apoi examinate de oamenii de știință de la White Sands Test Facility din New Mexico și de la Universitatea Kent din Marea Britanie, unde testele de hipervelocitate sunt efectuate în condiții controlate. După cum a spus dr. Mark Burchell, unul dintre co-investigatorii și colaboratorii de la SDS de la Universitatea din Kent, pe Space Magazine prin e-mail:
„Ideea este un dispozitiv cu mai multe straturi. Obțineți un timp în timp ce treceți prin fiecare strat. Prin triangularea semnalelor într-un strat, obțineți poziție în acel strat. Deci de două ori și poziții dau o viteză ... Dacă știți viteza și direcția, puteți obține orbita prafului și asta vă poate spune dacă acesta provine probabil din spațiul adânc (praf natural) sau se află într-o orbită terestră similară cu sateliții, atunci sunt probabil resturi. Toate acestea în timp real, deoarece sunt electronice. ”
Aceste date vor îmbunătăți siguranța la bordul ISS, permițând oamenilor de știință să monitorizeze riscurile de coliziuni și să genereze estimări mai precise despre modul în care există resturi la scară mică în spațiu. După cum sa menționat, piesele mai mari de resturi de pe orbită sunt monitorizate în mod regulat. Acestea constau în aproximativ 20.000 de obiecte care au aproximativ dimensiunea unui baseball și alte 50.000, care sunt cam de marmură.
Cu toate acestea, SDS este concentrat pe obiecte care au o dimensiune cuprinsă între 50 microni și 1 milimetru, care se numără în milioane. Deși minuscul, faptul că aceste obiecte se mișcă cu viteze de peste 28.000 km / h (17.500 mph) înseamnă că încă pot provoca daune semnificative sateliților și navelor spațiale. Prin faptul că poate înțelege aceste obiecte și modul în care populația lor se schimbă în timp real, NASA va putea determina dacă problema resturilor orbitale se agravează.
Știind cum este situația de moloz, există, de asemenea, intrinseci găsirea unor modalități de atenuare a acesteia. Acest lucru nu va veni la îndemână numai atunci când vine vorba de operațiuni în ISS, dar în anii următori, atunci când Space Launch System (SLS) și capsula Orion vor ajunge în spațiu. După cum a adăugat Burchell, știind cât de probabil vor fi coliziunile și ce tipuri de daune pot provoca, va ajuta la proiectarea navei spațiale - în special în ceea ce privește ecranarea.
„[O] dacă știți pericolul pe care îl puteți ajusta proiectarea viitoarelor misiuni pentru a le proteja de impacturi sau sunteți mai convingător atunci când le spuneți producătorilor de satelit că trebuie să creeze mai puține resturi în viitor”, a spus el. „Sau știi dacă ai nevoie cu adevărat să scapi de sateliți vechi / junk înainte să se desprindă și să se orienteze pe orbita pământului cu resturi de scara mică de mm.”
Dr. Jer Chyi Liou, pe lângă faptul că este co-investigator pe SDS, este și știința șefă a NASA pentru resturile orbitale și managerul de programe pentru Biroul de programe de deșeuri orbitale de la centrul spațial Johnson. După cum a explicat pentru Space Magazine prin e-mail:
„Obiectele de resturi orbitale de dimensiuni milimetrice reprezintă cel mai mare risc de penetrare la majoritatea navelor spațiale operaționale pe orbita Pământului joasă (LEO). Misiunea SDS va îndeplini două scopuri. În primul rând, SDS va colecta date utile cu resturi mici la altitudinea ISS. În al doilea rând, misiunea va demonstra capacitățile SDS și va permite NASA să caute oportunități de misiune pentru a colecta date de măsurare directă pe deșeuri de dimensiuni milimetrice la altitudini mai mari de LEO în viitor - date care vor fi necesare pentru evaluările și costurile de impact orbitale fiabile -măsuri eficiente de atenuare pentru a proteja mai bine misiunile spațiale viitoare în LEO. "
Rezultatele acestui experiment se bazează pe informațiile anterioare obținute de programul naveta spațială. Când naveta a revenit pe Pământ, echipele de ingineri au inspectat hardware-ul care a suferit coliziuni pentru a determina dimensiunea și viteza de impact a resturilor. SDS validează, de asemenea, viabilitatea tehnologiei senzorilor de impact pentru misiunile viitoare la altitudini mai mari, unde riscurile de la resturi la nave spațiale sunt mai mari decât la altitudinea ISS.
